Calorimetro ajustado (Salvo Automaticamente)

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Área de Inovação e Tecnologia – Experimentação 
 
 
 
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Laboratório 03: Calorímetro 
 
Kelvin Minhos mat: 0234860 
Micael Salvador mat: 0235064 
Tainara Pereira mat: 0233959 
 
Andréa Timm 
13 de Novembro de 2017 
 
1. Objetivo 
 - Determinar a capacidade térmica de um calorímetro e calcular o calor específico de um 
material sólido. 
2. Introdução Teórica 
A calorimetria tem como principal objetivo realizar o estudo das trocas de energia entre os 
corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor. Especificamente, esse calor é 
energia que flui entre um sistema e a sua vizinhança devido a uma diferença de temperatura entre 
elas. [2]. 
 Unidade do calor é a caloria (cal). 
 Uma caloria (1cal) é a quantidade de calor necessária para elevar de 14,5°C a 15,5°C a 
temperatura de 1 grama de água destilada, ao nível do mar (ou seja, à pressão de 1 atm). 
 
2.1 Calor específico 
 
A experiência mostra que cada substância necessita de uma quantidade de calor diferente 
para que uma grama dessa substância sofra variação de temperatura de 1°C. [2]. 
Calor específico (c) é uma grandeza característica do material e estabelece que, para que 
massas iguais de materiais diferentes sejam elevadas à mesma temperatura, são necessárias 
quantidades de calor diferentes. 
Assim, quanto maior o calor específico de um corpo, maior é o tempo para aquecê-lo ou 
resfriá-lo. 
 
Tabela 1 
Substância Calor específico (cal/g°C) 
Mercúrio 0,033 
Alumínio 0,217 
Cobre 0,092 
Chumbo 0,030 
Prata 0,056 
Ferro 0,114 
Latão 0,094 
Gelo 0,550 
Água 1,000 
Ar 0,240 
Fonte: Bonjorno [2]. 
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2.2 Calor Sensível 
 
 A quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo, ao sofrer uma variação de 
temperatura sem que haja mudança de fase é denominada calor sensível. [2]. 
 
 
 
 Onde: 
 Q = quantidade de calor; 
 c = calor específico; 
 m = massa do corpo; 
 ∆t = variação de temperatura. 
 
2.3 Equilíbrio Térmico 
 
 Quando dois corpos estão em contato, a energia térmica passa do corpo mais quente para o 
corpo mais frio, até que os dois tenham a mesma temperatura. Nessa situação, dizemos que os 
corpos estão em equilíbrio térmico. 
 Se dois ou mais corpos são misturados e apenas existe troca de calor entre eles, eles formam 
um sistema termicamente isolado. 
 
 
2.4 Capacidade Térmica 
 
 É o quociente entre a quantidade de calor Q recebido ou cedido por um corpo e a 
correspondente variação de temperatura ∆t. [2]. 
 
 
 
 
 
 
 A capacidade térmica de um corpo representa a quantidade de calor necessária para que a 
temperatura do corpo varie 1°C. 
 
2.5 Calor Latente 
 
 Se o corpo sofrer apenas uma mudança de fase sem haver variação de temperatura 
(permanece constante) o calor é chamado de latente. 
 
 
 
 
 Onde: 
 Q = quantidade de calor; 
 m = massa do corpo; 
 L = calor latente de transição. 
 
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3. Descrição da Atividade 
Para a realização destes ensaios foram utilizados os seguintes matérias: dois termômetros, 
béquer com água, calorímetro (fig.1), uma peça metálica e um aquecedor(fig.2). 
Esta experimentação dividiu-se em duas etapas, onde a primeira teve como finalidade a 
determinação da capacidade térmica do calorímetro, e a segunda a determinação do calor específico 
de um material sólido. 
Na execução da primeira etapa para fazer a determinação da capacidade térmica do 
calorímetro, foi necessário à utilização de água em diferentes temperaturas. Inicialmente foi 
adicionada uma quantidade de 100 ml de água dentro do calorímetro, permanecendo a temperatura 
ambiente de 24°C aproximadamente. 
Em seguida foram adicionadas mais 100 ml de água, mas esta se encontrava a uma 
temperatura de aproximadamente 64°C, devido ao aquecimento executado nela através de um 
aquecedor. Após adicionarmos essa mistura, agitamos todo o conjunto para que o sistema pudesse 
entrar em equilíbrio térmico. Todos os valores foram anotados e tabelados. 
Na realização da segunda parte para a determinação do calor específico de um material 
sólido, foram utilizadas água e uma peça metálica, em temperaturas diferentes. Assim como na 
etapa anterior, foram adicionadas 100 ml de água no calorímetro, estando esta a uma temperatura de 
24°C aproximadamente em conjunto do calorímetro. 
Para aquecer a peça metálica foram utilizados os seguintes materiais: aquecedor, béquer e 
água. Foi inserida no béquer uma quantidade de aproximadamente 80 ml de água. Após ligado o 
aquecedor colocamos o béquer em cima para que o mesmo pudesse aquecer o conjunto. 
Assim que a água atingiu seu ponto de ebulição, medimos o valor, e o mais rapidamente 
possível, deslocamos a peça para dentro do sistema (calorímetro e água). Agitamos levemente o 
conjunto até que a temperatura permanecesse constante, ou seja, atingisse o ponto de equilíbrio 
térmico. 
 
Figura 1- Calorímetro semelhante ao utilizado Figura 1- Aquecedor 
 
 
 
 
 
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4. Análise dos Resultados 
 A partir do desenvolvimento experimental foi possível determinar a capacidade térmica do 
calorímetro experimental e o calor específico de um material sólido. Para determinar a capacidade 
térmica do calorímetro da primeira etapa utilizamos o princípio de conservação de energia, teremos: 
 
 
 
 Sabendo que a quantidade de 100 ml de água equivale a 100 g da mesma, e tendo os valores 
das temperaturas, foi possível determinar a capacidade térmica do calorímetro: 
 
 
 
 
 A capacidade térmica, além de depender do calor específico da substância, depende da 
massa do corpo, levando em consideração essas condições podemos dizer que diminuir a massa ou 
o calor especifico do elemento a ser colocado no calorímetro poderemos então diminuir a sua 
capacidade térmica. 
 Através desse cálculo foi possível determinar a capacidade térmica do calorímetro, sendo 
esta utilizada para a determinação do calor específico da peça metálica, para então verificar com 
que tipo de material estávamos trabalhando. Na segunda etapa usamos o mesmo princípio na 
realização dos cálculos: 
 
 
 
 Então: 
 
 
 
 
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 Como o calor específico do metal é aproximadamente dez vezes menor que o da água, esse 
metal se aquece mais rápido que ela, nas mesmas condições. A amostra de água precisa receber 
mais calor que o metal para que sofra a mesma variação de temperatura; por isso se aquece mais 
lentamente, ou seja, a água esquenta com muito mais dificuldade que o metal. É claro que estamos 
falando de quantias muito próximas, pois se tivermos uma grande quantidade de metal em relação à 
água o resultado pode ser diferente. 
 Como toda experiência, está também apresentou um valor de desvio percentual, que ficou na 
casa dos 10,64% (resultado em módulo) conforme o cálculo abaixo. Esse desvio provavelmente foi 
causado por um má interpretação ou na temperatura ou na medição da massa do materialque 
especificamente era de latão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Onde: 
 Valor exato = calor específico do latão real conforme indicado na tabela 1; 
 Valor aproximado = calor específico que foi encontrado no cálculo. 
5. Conclusão 
 A partir dos experimentos realizados foi possível determinar a capacidade térmica do 
calorímetro, e o calor específico do material. Devido o calorímetro não ser um equipamento de 
extrema precisão, obtivemos um percentual de 10,64% na determinação do calor específico do 
material que utilizamos. 
 É importante ressaltar que somente foi possível a realização da segunda etapa do 
experimento devido à descoberta da capacidade térmica do calorímetro, encontrada na primeira 
parte da experimentação. Vale destacar que uma atenção redobrada deve ser tomada na 
transferência da peça metálica para o calorímetro, pois qualquer perda de temperatura poderá ser 
significativa, alterando os resultados esperado. 
 Apesar do erro percentual que obtivemos, concluímos que toda a experiência foi realizada 
com sucesso. Todos os cuidados foram tomados em cada etapa do ensaio, gerando assim um 
resultado dentro das expectativas esperadas. 
 
6. Referências Bibliográficas 
1. RESNICK, Robert; HALLIDAY, David; KENNETH, Krane; Física 2. 5ª Edição, Editora LTC, 
Rio de Janeiro, 2017. 
2. BONJORNO, Regina Azenha; BONJORNO, José Roberto; BONJORNO, Valter; RAMOS, 
Clinton Marcico; Física Completa. 2ª Edição, Editora FTD S.A, São Paulo, 2001.