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FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS SANTO AGOSTINHO- FACET 4º PERÍODO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO LABORATÓRIO DE QUIMICA II ANA CLARA ANNANDA BANDEIRA LOPES CARLA DANIELLY SANTOS ROCHA CLEISON XAVIER DA SILVA EMILLY OLIVEIRA COUTINHO GILDEVAN DE SOUZA RODRIGUES JÚNIOR JAMILLY NOVAIS MAGALHÃES SOUZA JOYCE FARIAS PARAÍSO LUIS FERNANDO MAIA AQUINO LUIZ FERNANDO LOPES DOS SANTOS MIRRAELLY MAYRA DA SILVA TARCIO HENRIQUE OLIVEIRA SAMIKY ELLEN RELATÓRIO CIENTÍFICO O CALOR, A TEMPERATURA E A CAPACIDADE DO CORPO DE ARMAZENAR ENERGIA Montes Claros, 2016 ANA CLARA ANNANDA BANDEIRA LOPES CARLA DANIELLY SANTOS ROCHA CLEISON XAVIER DA SILVA EMILLY OLIVEIRA COUTINHO GILDEVAN DE SOUZA RODRIGUES JÚNIOR JAMILLY NOVAIS MAGALHÃES SOUZA JOYCE FARIAS PARAÍSO LUIS FERNANDO MAIA AQUINO LUIZ FERNANDO LOPES DOS SANTOS MIRRAELLY MAYRA DA SILVA TARCIO HENRIQUE OLIVEIRA SAMIKY ELLEN RELATÓRIO CIENTÍFICO O CALOR, A TEMPERATURA E A CAPACIDADE DO CORPO DE ARMAZENAR ENERGIA Relatório apresentado ao curso de Engenharia de Produção, referente a aula prática realizada no dia 17/08/2016 no Laboratório de Química II da Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas Santo Agostinho. Professor: Edson Barbosa Andrade Disciplina: Fenômenos de Transportes Montes Claros, 2016 RESUMO O conteúdo deste relatório refere-se à relação existente entre o calor, a temperatura e a capacidade do corpo de armazenar energia. Uma vez que os problemas nos processos de transmissão de calor encontram-se virtualmente em todos os processos industriais. Os experimentos realizados consistem na determinação da taxa para o tempo de equilíbrio, calor (Q) e calor específico das amostras, como também na análise e medição dos princípios referente a Lei Zero da Termodinâmica, levando também em discursão a seguinte afirmação: “Massas iguais, de materiais diferentes, a uma mesma temperatura, armazenam diferentes quantidades de calor. ” SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 5 1.1 OBJETIVO GERAL .......................................................................................................... 5 1.1.1 Objetivos específicos ............................................................................................... 5 2. METODOLOGIA .................................................................................................................... 7 2.1 PROCEDIMENTOS REALIZADOS .............................................................................. 7 2.1.1 RESULTADOS .......................................................................................................... 8 3. CONCLUSÃO ....................................................................................................................... 11 REFERÊNCIAS ........................................................................................................................ 12 5 1. INTRODUÇÃO Termologia é a parte da física que estuda o calor, ou seja, as manifestações dos tipos de energia que de qualquer forma gera variação de temperatura, aquecimento ou resfriamento. A termologia estuda de que maneira esse calor pode ser trocado entre os corpos, tal como as características de cada processo de troca de calor. Calorimetria é a parte da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando as mesmas se dão na forma de calor. Calor é a energia térmica em trânsito entre corpos de diferentes temperaturas. Podemos dizer então, que um corpo recebe calor, mas não que ele possui calor. Ao fornecermos calor a um corpo, sua temperatura aumenta. Esse aumento depende da quantidade de calor fornecido, da massa do corpo e do calor específico, propriedade que mede a sua resistência em alterar a temperatura quando troca calor. Concluímos então, que se dois corpos de prova B e C estão em equilíbrio térmico com um terceiro corpo D, dizemos que B e C estão em equilíbrio térmico entre si. Denominando-se Lei Zero da Termodinâmica. Dentro deste princípio vemos que vários corpos que iniciam com temperaturas diferentes trocam calor entre si, alguns cedem e outros recebem calor, de forma que após um determinado tempo, todos se encontrarão numa mesma temperatura, entrando assim em equilíbrio térmico. 1.1 OBJETIVO GERAL Analisar e mensurar os princípios da Lei Zero da Termodinâmica; 1.1.1 Objetivos específicos Determinar a taxa para o tempo de equilíbrio; Determinar o calor das amostras; 6 Determinar o calor específico das amostras; 7 2. METODOLOGIA A metodologia aplicada foi a pesquisa experimental, caracterizada por manipular diretamente as variáveis relacionadas com o objetivo de estudo, na qual houve a utilização direta dos materiais associados. Esse procedimento possibilita viabilizar o equilíbrio térmico entre corpos materiais. 2.1 PROCEDIMENTOS REALIZADOS Materiais e método utilizados: - Tripé e haste de sustentação - Colher, gancho E pinça - Termômetro - Corpo de prova 50g (Barra) - Corpo de prova 30g (Bolinha) - Corpo de prova 50g (Anilha) - 02 Copos de Becker - 01 Proveta graduada de 100ml - Cronômetro - Medido a quantidade de água com a proveta, adicionamos no primeiro Becker 200ml de água em temperatura ambiente 25ºC. Aquecemos sem alterar a potência do aquecedor, anotando de 2 em 2 minutos a temperatura da água até atingir o ponto de ebulição 97ºC medido por termômetro. - Adicionando no segundo Becker 100ml de água em temperatura ambiente 25ºC, medindo com a proveta a quantidade. - Cronometrados 4 minutos e retirando cada amostra, os colocando individualmente no segundo Becker, ficando submersos, trocando a água após cada uso individual, medindo a temperatura final do equilíbrio térmico, cronometrando o tempo que o corpo de prova aquecido entrou em equilíbrio com a agua na temperatura ambiente, e registramos os dados observados em tabela. 8 2.1.1 RESULTADOS Becker Calor específico da vidraria 0,16 cal/g ºC = 669,888 J/kg K m = 106g = 0,106 kg ∆t = 97 – 25 = 72 K Q = 0,106 * 669,888 * 72 = 5112,58 J H2O m = 100g = 0,1 kg ∆t = 97 – 25 = 72 K Q = 0,1 * 4190 * 72 = 30.168 J m-Barra = 50g = 0,05 kg ∆t = 31 – 97 = - 66 K Qbecker + QH2O + Qbarra = 0 5.112,58 + 30.168 + 0,05 x C x (-66) = 0 35.280,58 – 3,3c = 0 -3,3c = -35.280,58 c = -35.280,58/-3,3 Calor específico barra = 10.691,08 J/kg K m-Bolinha = 30g = 0,03kg ∆t = 29 – 97 = - 68 K Qbecker + QH2O + Qbolinha = 0 5.112,58 + 30.168 + 0,03 x C x (-68) = 0 35.280,58 – 2,04c = 0-2,04c = -35.280,58 c = -35.280,58/-2,04 Calor específico bolinha = 17.294,40 J/kg K 9 m-Anilha = 50g = 0,05 kg ∆t = 30 – 97 = - 67 K Qbecker + QH2O + Qanilha = 0 5.112,58 + 30.168 + 0,05 x C x (-67) = 0 35.280,58 – 3,35c = 0 -3,35c = -35.280,58 c = -35.280,58/-3,35 Calor específico Anilha = 10.531,51 J/kg K O calor específico é que diz como a substância vai absorver a energia térmica que recebe. Essa capacidade térmica depende da quantidade de matéria que se deseja aquecer, ou seja, quanto maior a massa maior será a quantidade de calor necessária para provocar uma variação de temperatura. No nosso caso, utilizamos 0,05Kg de uma anilha de alumínio, 0,03kg de uma bola e 0,05kg de uma barra de aço. Todos esses corpos foram aquecidos levando cerca de 4 minutos para entrar em equilíbrio térmico com a água a cerca de 97°C e posterirormente levando de 2:18 a 3:14 minutos para entrar em estado de equilíbrio térmico com outra água a 26°C (temperatura ambiente). Verificando a temperatura final de cada corpo, percebemos que em alguns, a capacidade em armazenar calor é maior, isso devido as suas propriedades internas. Em determinados processos industriais é necessário serem realizados cálculos experimentais, isso para saber se certos tipos de materiais são aptos a determinadas situações que serão submetidos. Calor Final das amostras Qbarra → 0,05 * 10.691,08 * (-66) = -35.280,56 J Qbolinha → 0,030 * 17.294,40 * (-68) = -35.280,57 J Qanilha → 0,05 * 10.531,51 * (-67) = -35280,55 J O sinal é negativo pois o calor é transferido no sentido da diminuição de temperatura. Taxa para o tempo de equilíbrio 10 q-Barra= -35.280,56 /130,8 = -269,72w 1W _____ 0,8598 Kcal/h -269,72w _____ X X=-231,90 Kcal/h q-Bolinha= -35.280,57/134,4 = -262,50w 1W_____ 0,8598 Kcal/h -262,50w _____ X x = -225,69 Kcal/h q-Anilha→ -35280,55/ 188,4 = -187,26 1W _____0,8598 Kcal/h -187,26w_____X X = -161,00 Kcal Tabela de dados Material do corpo de prova Temperatura inicial do corpo de prova Temperatura inicial dos 100g de água (ambiente) Temperatura final de equilíbrio térmico Tempo para o material entrar em equilíbrio com a água (ambiente) 50g (Barra) 97ºC 25ºC 31ºC 3,14 minutos 31g (Bolinha) 97ºC 25ºC 29ºC 2,27 minutos 50g (Anilha) 97ºC 25ºC 30ºC 2,18 minutos Observação: Durante a realização dos procedimentos citados no item 2.1, houve a interferência do ar condicionado utilizado no laboratório. A barra de alumínio ficou 80% imersa, os outros 20% permaneceu fora da água trocando uma parte do calor com ar. 11 3. CONCLUSÃO Com a experiência feita em laboratório, podemos chegar à conclusão que a temperatura final de equilíbrio térmico obteve pequena variação em relação a temperatura (ambiente) inicial da água (25ºC), sendo assim, a variação pode ser considerada normal. Observamos também variações no tempo para cada corpo entrar em equilíbrio térmico com água. Sempre que existir uma diferença de temperatura em um meio ou entre meios diferentes haverá, necessariamente, transferência de calor Considerando os dados obtidos e os cálculos feitos, podemos ver que diferentes corpos, apesar de possuir mesmo tamanho e peso, quando submetidos à mesma temperatura ou grau de calor, podem conter diferentes quantidades de matérias de calor, devido as propriedades de cada material, ficando assim notório em alguns corpos, a capacidade elevada em armazenar calor. 12 REFERÊNCIAS http://bsjoi.ufsc.br/files/2010/09/Modelo_de_relatorio_tecnico-cientifico.pdf ABNT NBR 10719. Apresentação de Relatórios Técnicos. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAjk0AC/nbr-10719-apresentacao- relatorios-tecnicos>. Acesso em 20 de agosto de 2016. http://pt.slideshare.net/brunotramontin5/calor-e-suas-aplicaes http://www.ebah.com.br/content/ABAAABVTgAK/relatorio-final-fisica-23 http://www.searadaciencia.ufc.br/folclore/folclore314.htm http://soumaisenem.com.br/fisica/o-calor-e-os-fenomenos-termicos/quantidade- de-calor-sensivel-calor-especifico-e-capacidade
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