Relatorio de calor Latente

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UNIDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
DISPLINA DE FISICA EXPERIMENTAL II 
PROFESSORA ORIENTADORA : ALINE 
 
 
 
CALOR ESPECÍFICO 
 
 
 
 
 
Gabriel de Paula Santos Xavier 
José Vitor Silva Ramos 
Leonardo Elias Melo 
Matheus Carvalho Cunha 
Tiago Felipe de Souza 
 
 
 
 
 
 
Anápolis, GO 
Novembro de 2014 
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RESUMO 
 
O presente relatório visa estudar a transferência de calor de um corpo antes em 
aquecimento, em que quando alcançada a temperatura desejada, a fonte de calor forçado 
seja cessado, o que deixou o corpo apenas com a influência calorífica do ambiente. A 
real temperatura fora descoberta através de medições freqüentes com o auxilio de 
termômetros específicos em determinadas variações de tempo, o que gerou um estudo 
realizado diante das medições feitas, estas que foram desencadeadas por conceitos 
ligados a termodinâmica. Foi levado em consideração para este ensaio, a observação do 
dia, hora e temperatura local, devido a sua influencia na temperatura dos corpos usados. 
 
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SUMÁRIO 
 
 
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 4 
2. MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................................................... 6 
2.2 PROCEDIMENTO ............................................................................................................. 6 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................................ 8 
4. CONCLUSÃO ........................................................................................................................ 11 
5. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................................... 12 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
Percebemos no cotidiano que dois ou mais sistemas com temperaturas diferentes 
quando em contato, tendem a atingir a mesma temperatura, ou seja, um equilíbrio 
térmico. Fisicamente o conceito dado a quente e frio é um pouco diferente do que 
costumamos usar no nosso cotidiano. A temperatura de um corpo é uma grandeza física 
usada para medir o grau de agitação molecular, quanto mais agitadas as moléculas, mais 
alta a temperatura deste corpo. A temperatura é medida com o uso do termômetro. 
 O fato de corpos diferentes, ou um corpo e o ambiente com temperaturas 
diferentes em contato atingirem o equilíbrio térmico se deve a energia térmica do corpo 
de maior temperatura passar para o corpo de menor temperatura. Essa transferência de 
energia térmica denomina-se calor. 
 O calor é medido em calorias, uma caloria e o calor necessário para aquecer uma 
grama de água sob pressão normal, de 14,5°C para 15,5°C. Uma caloria é equivalente a 
4,1868 joules. 
 Capacidade térmica e uma constante de proporcionalidade entre o calor recebido 
ou cedido e a variação de temperatura do objeto dada pela fórmula: 
𝐶 =
𝑄
∆𝑇
 
Onde: 
C= capacidade térmica 
Q= calor recebido ou cedido 
ΔT= variação da temperatura 
Calor específico é a capacidade térmica de um material proporcional a sua massa 
dado pela equação: 
𝑐 =
𝐶
∆𝑇. 𝑚
 
Onde: 
c= calor específico 
C= capacidade térmica 
ΔT= variação de temperatura 
m= massa do material 
 
Como foi dito antes o fluxo de calor flui de um corpo de maior temperatura para 
um de menor temperatura. 
(1) 
(2) 
5 
 
O fluxo de calor é o cociente do calor por unidade de tempo 
Φ =
𝑄
𝛥𝑡
 
Onde: 
Φ= fluxo de calor 
Q=calor 
Δt= variação de tempo 
 A condução térmica se da das seguintes maneiras: 
Irradiação térmica é a propagação de energia térmica que não necessita de um 
meio material para acontecer, pois o calor se propaga através de ondas eletromagnéticas. 
Convecção é o fenômeno no qual o calor se propaga por meio do movimento de 
massas fluidas de densidades diferentes. 
Condução e a situação em que o calor se propaga através de um condutor. 
Diante disso há cenários, em que o corpo quando aquecido ao invés de trocar sua 
temperatura, altera-se outra propriedade o estado físico. Esta quantidade de calor 
necessário, para que uma unidade de massa a uma determinada temperatura receba e 
mude de estado é denominado calor latente ou calor de transformação. A propriedade é 
alterada como conseqüência do novo reajuste molecular, o calor latente pode tanto 
possuir sinal positivo que significa que o corpo esta recebendo calor, e negativo quando 
perde. Sua unidade será dada em cal/g. 
𝑄 = 𝑀. 𝐿 
Onde: 
Q= calor transferido recebido ou cedido 
M= massa do corpo 
L= calor latente 
 
(3) 
(4) 
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2. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
2.1 MATERIAIS 
 Termômetro 
 Béquer de 600 mL 
 Paquímetro 
 Chapa aquecedora 
 Tela de amianto 
2.2 PROCEDIMENTO 
 
Primeiramente foi aferido o diâmetro do béquer com um paquímetro, com o objetivo de 
ser obtida a área de contato em aquecimento, conforme a imagem a seguir: 
Figura 1 Béquer com água 
 
 
 Logo após foram colocados no recipiente 500 mL de água à temperatura 
ambiente e levado para aquecer até 100 ºC em uma chapa aquecedora. 
 Após a água entrar em processo de ebulição o béquer foi levado a uma tela de 
amianto para resfriamento, e foram verificados o volume de água e sua temperatura. 
Fonte: Do autor 
 
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Figura 2 Aferindo temperatura 
 
Fonte: Do Autor 
 
 Foram repetidas as verificações de temperatura e volume a cada 30 minutos e 
anotados os valores. 
 
 
 
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3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Com uma amostra inicial de 500 ml e uma temperatura ambiente de 30,5 º C foi 
aquecida à amostra que entrou em ebulição a 84º C ate uma temperatura de 95 º C e foi 
medido um volume final de 465 ml em um tempo de 57 minutos. 
Em seguida foi aferida a temperatura da amostra com o termômetro de 20 em 20 
minutos com o objetivo de calcular um coeficiente de perda de calor por minuto e em 
seguida um coeficiente global de transferência de calor por convecção natural com o 
objetivo de comparação e estudo já que neste experimento ocorrem os fenômenos de 
convecção e condução de calor sendo estes fenômenos responsáveis pelo aquecimento e 
resfriamento da amostra estudada. 
 A tabela abaixo mostra os valores observados para tempo e volume da amostra e 
valores calculados com o objetivo de mostrar uma diferença observada na quantidade de 
calor adquirido e perdido através da área calculada do recipiente usado de r = 3,98 cm. 
Esses resultados se mostraram esperados uma vez que o calor específico da agua é alto e 
sua densidade da mesma forma influencia nos resultados obtidos. Para efeito de cálculos 
foram utilizadas as seguintes formulas: 
𝑄 = µ × 𝑣 × 𝑐 × 𝛥𝑇 
𝑄′ =
𝑄
𝛥𝑡
 
𝑈 =
𝑄′
𝐴 × 𝛥𝑇
 
Onde: 
µ : Densidade da água 
v : Volume da amostra 
ΔT : Variação de temperatura 
Δt : Variação de tempo 
A : Área da secção de troca 
 
 
 
 
 
 
 
 
(5) 
(6) 
(7) 
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Tabela 1 Calor específico 
Volume (V) 
Da amostra 
Variação da 
temperatura 
(ΔT) 
Variação do 
tempo (Δt) 
Quantidade 
de calor (Q) 
Q’ 
𝑐𝑎𝑙 𝑚𝑖𝑛⁄ 
U 
 
𝑐𝑎𝑙
min × 𝑐𝑚2׺𝐶
 
500 ml 64,5 º C 57 min 32.250 cal 565,789 0 
431 ml 29 º C 20 min 12.499 cal 624,95 0,431 
429 ml 18 º C 20 min 7.722 cal 386,1 0,429 
428 ml 7 º C 20 min 2.996 cal 149,8 0,428 
425 ml 5 º C 20 min 2.125 cal 106,25 0,425 
425 ml 3 º C 20 min 1.275 cal 63,75 0,425 
Fonte:Do autor 
 
 Pode-se observar que o coeficiente global de convecção natural é zero no 
primeiro caso uma vez que a troca de calor da chapa para a amostra é por condução, 
todavia a lei escolhida não pôde ser usada nessa situação. Os resultados obtidos para o 
valores globais de convecção variam diretamente proporcionais às variações de volume 
e inversamente proporcional a temperatura e tempo. 
 Observa-se também que a variação nas taxas globais é muito pequenas oque 
indica um resultado já esperado uma vez que em intervalos de tempos iguais a amostra 
se comporta de forma não radical como mostrado no gráfico a seguir: 
 
Gráfico 1 : Quantidade de calor x Coeficiente global 
 
Fonte: Do autor 
 
 
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
431 ml 429 ml 428 ml 425 ml 425 ml
Quantidade de calor
Coeficiente Global
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Como já dito e mostrado através do gráfico acima, não importando a variação na 
quantidade de calor da amostra o coeficiente global de convecção se mantem de certa 
forma estável sem variações altas como esperado e mostrado na literatura. 
 
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4. CONCLUSÃO 
 
 Através de experimentos ficou visível à importância do calor especifico na 
calorimetria e sua influencia na temperatura e na quantidade de calor. Observou-se 
também que a agua possui uma grande capacidade calorifica por conservar sua 
temperatura por muito tempo. 
 Portanto, o trabalho experimental cumpriu com a teoria física, comprovada 
através de cálculos tendo pequenos erros observados. Erros que tiveram pela falta de 
equipamento adequado. Perdendo assim pequena quantidade no volume de agua, devido 
à evaporação. 
 
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5. REFERENCIAL TEÓRICO 
 
RESNICK, R. HALLIDAY, D. Fundamentos de Física Vol. 2, 8. Ed. Rio de Janeiro – 
RJ: LTC Livros técnicos e científicos. Editora S.A. 2009.