Relatorio Sobre Capacidade Calorifica e Termica

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I - INTRODUÇÃO 
A temperatura é uma das sete grandezas do SI. Os físicos medem a temperatura na escala kelvin cuja unidade é o Kelvin (K).
0ºC = 273,15 ºC
As medições de temperatura possuem como alicerce a lei zero da termodinâmica. Esta estabelece que “quando dois corpos têm igualdade de temperatura com um terceiro corpo, eles terão igualdade de temperatura entre si.” Tem-se por definição que calor é um fluxo de energia, ou energia em trânsito, que se manifesta quando existem dois ou mais sistemas ou corpos com temperaturas diferentes e que flui, espontaneamente, dos corpos mais quentes para os mais frios, até que se atinja o equilíbrio térmico ou que a interação entre eles seja desfeita. A capacidade térmica determina a quantidade calor que um corpo precisa receber para alterar sua temperatura em uma unidade. Cada corpo comporta-se de forma diferente ao receber uma determinada quantidade de calor. A capacidade térmica é uma grandeza que depende da quantidade de calor recebida e da variação de temperatura sofrida por um corpo. A capacidade térmica é uma propriedade dos corpos que depende apenas de sua massa, sendo assim, dois corpos feitos do mesmo material podem sofrer variações de temperatura diferentes ao receberem a mesma quantidade de calor se suas massas são diferentes. A capacidade térmica e o calor específico dos materiais podem ser determinados com o uso de um calorímetro, um aparelho com isolação térmica utilizado para estudar as trocas de calor entre corpos de diferentes temperaturas.
II - OBJECTIVO
Treinar a utilização de termómetros, calorímetros e termopares em experiências caloríficas;
Determinar a capacidade calorífica específica do alumínio, ferro e latão;
Verificar o cumprimento da Lei de Dulong e Petit.
III - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
Capacidade térmica ou capacidade calorífica (usualmente denotada pela letra C) é a grandeza física que determina a relação entre a quantidade de calor fornecida a um corpo e a variação de temperatura observada neste. A capacidade térmica caracteriza o corpo, e não a substância que o constitui. A capacidade térmica é uma propriedade extensiva, ou seja, proporcional à quantidade de material presente no corpo. Grandezas derivadas que especificam a capacidade térmica como uma propriedade intensiva existem, sendo então uma característica da substância. Essas são: o calor específico, que é a capacidade térmica por unidade de massa da substância, e o calor específico molar, resultante da relação entre a capacidade térmica e o número de mols presentes. A temperatura reflecte a energia cinética média das partículas na matéria, enquanto calor é a energia térmica em trânsito das regiões de maior para aquelas com menor temperatura. Em temperaturas suficientemente altas, cada grau de liberdade contribui igualmente com o calor específico, de tal forma que o calor específico molar dos metais e muitos sólidos a temperatura ambiente aproxima-se a 25 joules por kelvin para cada mol de átomos, dado pela lei de Dulong-Petit.
Termopares são sensores de temperatura simples, robustos e de baixo custo, sendo amplamente utilizados nos mais variados processos de medição de temperatura. Um termopar é constituído de dois metais distintos unidos em uma das extremidades. 
Em 1822, o físico Thomas Seebeck descobriu (acidentalmente) que a junção de dois metais gera uma tensão eléctrica em função da temperatura. O funcionamento dos termopares é baseado neste fenômeno, que é conhecido como Efeito de Seebeck. Embora praticamente se possa construir um termopar com qualquer combinação de dois metais, utilizam-se apenas algumas combinações normalizadas, isto porque possuem tensões de saída previsíveis e suportam grandes gamas de temperaturas. O termopar desta maneira gera uma Força Eletro-Motriz (FEM), que quando conectada a um Instrumento de Leitura consegue ler a temperatura do processo destes termopares.
IV - MATERIAIS E REAGENTES 
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LEGENDAS
1 – Calorímetro
2 – Placa de Aquecimento 
3 – Copo de Precipitação com água
4 – Interface para PC
5 – Suporte Universal 
6 – Termopar
7 – Bloco de Latão 
8 – Bloco de Fero 
9 – Bloco de Alumínio 
TABELA DE FORMULAS 
	1 – Energia térmica
(Quantidade de Calor )
	 δQ = Ctot ·∆T 
	Ctot – Capacidade Calorifica
∆T – Variação de Temperatura 
	2 – Capacidade Calorifica 
	
 
	
	3 – Calor Especifico 
	
 
	m – Massa 
	4 – Capacidade Calorifica Molar 
	Cm = Q / n. ∆T 
	n – Número de Mols 
∆T – Variação de Temperatura
	5 – Quantidade de Calor dos Metais 
	QM = m.c.∆T 
 
	m – Massa do Metal 
c – Calor Específico 
	6 – Quantidade de Calor da água 
	Qágua = mágua.cágua.∆T
	
	7 – Quantidade de Calor do Calorímetro 
	Qcalorímetro = Calorímetro. ∆T
	
	8 – Quantidade de Calor do Sistema (agua+calorímetro+Metal)
	Q = Qcalorímetro + Qágua
	
	9 – (Capacidade Calorifica especifica)
Juntando as Formulas 5 e 8
	
	
	10 – Capacidade Calorifica Molar 
(Lei de Petit e Dulong)
	Cm = 3.R
	R – constante dos gases perfeitos (8,31J .mol-1 K-1)
	11 – Erro Relativo percentual
	 E% = x100%
	Vo – Valor Obtido 
Vv – Valor Verdadeiro 
	12 – Erro Absoluta 
	 Er = Vo – Vv
	Vo – Valor Obtido 
Vv – Valor Verdadeiro
V – DADOS E RESULTADOS
DADOS EXPERIMENTAIS 
	Elementos 
	Alumínio (Al)
	Ferro (Fe)
	Latão 
	Massa em gramas
	120 g 
	120 g 
	180 g
	Massa Molar
	26,98 g/mol
	55,84 g/mol
	63,38 g/mol
	Massa de Água 
	200 g
	200 g
	200 g 
	Temperatura Inicial 
	36,04 °C
	31,48 °C
	26,96 °C
	Temperatura Final 
	45,36 °C
	36,35 °C
	32,01 °C
	Capacidade Calorifica do Calorimetro
	80 
	
	
Calculando a capacidade calorifica específica e capacidade calorifica molar dos metais usando a formula 9 temos:
	Elemento
	Alumínio (Al)
	Ferro (Fe)
	Latão 
	Capacidade Calorífica Especifica 
	0,869 J/g°C
	0,390 J/g°C
	0,378 J/g°C
	Capacidade Calorífica Molar 
	23,4 J/mol°C
	21,77 J/mol°C
	23,9 J/mol°C
 
COMPARAÇÃO DE DADOS E ERROS 
Tabela de comparação entre os valores de capacidade calorífica específica obtidos e o valor de capacidade calorífica específica padrão.
	Metais 
	Capacidade Calorifica
	
	Valor Padrão
	Valor Experimental
	Alumínio
	0,900 J/g°C
	0,869 J/g°C
	Latão 
	0,370 J/g°C
	0,378 J/g°C
	Ferro 
	0,443 J/g°C
	0,390 J/g°C
Tabela de erros entre os valores de capacidade calorífica especifica obtidos e os valores de capacidade calorífica especifica padrão.
	Metal
	Erro Relativo Percentual
	Erro Absoluto
	Alumínio
	3,4 %
	0,031
	Latão
	2,16 %
	0,008
	Ferro
	11,96 % 
	0,053
Tabela de comparação entre os valores de capacidade calorífica molar obtidos e o valor de capacidade calorífica molar.
	Metais 
	Capacidade Calorifica Molar
	
	Valor Padrão
	Valor Experimental
	Alumínio
	
24,93 J/mol°C
(Lei de Dulong-Petit)
	23,4 J/mol°C
	Latão 
	
	21,77 J/mol°C
	Ferro 
	
	23,9 J/mol°C
Tabela de erros entre os valores de capacidade calorífica molar obtidos e o valor de capacidade calorífica molar padrão.
	Metal
	Erro Relativo Percentual
	Erro Absoluto
	Alumínio
	6,13 %
	1,53
	Latão
	12,67 %
	3,16 
	Ferro
	4,14 % 
	1,03
VI - DISCUSSÃO E CONCLUSÃO
Dentro do objetivo proposto, conseguimos calcular o valor da capacidade calorifica especifica e o valor da capacidade calorifica molar de cada elemento do experimento. Podemos observar que mesmo em temperatura ambiente, a temperatura da água quando introduzida a amostra metálica, já houve variação, constatamos que o valor da capacidade calorifica é directamente proporcional a capacidade calorifica molar. Os valores de capacidade calorifica molar dos elementosnão corresponderam ao valor dado pela lei de Dulong-Petit	que é de 24,93 J/mol°C aproximadamente 25J/mol°C. Isto deve-se a possíveis erros, como o facto de que a temperatura mostrada pela interface do computador (temperatura do calorímetro com água) não estabilizava o que faz com que não se tenham temperaturas iniciais e finais precisas, outro fator que pode ter contribuído para os erros foi o facto de não se ter tempo determinado em que o metal deva ficar dentro da água a 100 °C.
VII - REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
TIPLER, P. MOSCA, g. Física. 5. Ed., vol.1. Rio de janeiro: ltc, 2006, cap.2
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física. 7. Ed., vol 1; rio de janeiro: ltc, 2006, cap.2 
ZILSEL, EDGAR. THE ORIGIN OF WILLIAM GILBERT’S SCIENTIFIC METHOD. In: journal of the history of ideas, vol.2: 1- 32. 1941. 
HALLIDAY, JAMES, RESNICK, ROBERT, WALKER, JEARL. FUNDAMENTALS OF PHYSICS. 9th edition. John wiley & sons, inc. 2011. Chapter 28 – magnetic fields. [p.735-742] 
SERWAY, RAYMOND A., JEWETT, JOHN W., JR. PHYSICS FOR SCIENTISTS AND ENGINEERS WITH MODERN PHYSICS. 9th edition. Brooks/cole cengage learning. 2012. Chapter 30 – sources of the magnetic field. [p.904-905] 
TIPLER, PAUL A., MOSCA, GENE. Física para cientistas e engenheiros, volume 2: electricidade e magnetismo, óptica. 6a edição. Gen|ltc. Capítulo 27 – fontes de campo magnético. [p.225-226] 
SERWAY, RAYMOND A., JEWETT, JOHN W., JR. PHYSICS FOR SCIENTISTS AND ENGINEERS WITH MODERN PHYSICS. 9th edition. Brooks/cole cengage learning. 2012. Chapter 30 – sources of the magnetic field. [p.915-916] 
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