Calor Específico dos Sólidos

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Calor Específico dos Sólidos 
 
Resumo 
Neste relatório de Física Geral II, foi feito um experimento, no qual utilizamos o 
calorímetro, obtivemos nesta experiência o volume de água, as massas do alumínio, cobre, 
água e calorímetro, e foram anotadas as respectivas temperaturas do material trabalhado em 
cada etapa ao longo do experimento. A partir dos dados obtidos verificamos os processos de 
troca de calor em um processo termodinâmico, entendemos o princípio de funcionamento de 
um calorímetro, e determinamos o equivalente-água do calorímetro e o calor específico de 
corpos sólidos. 
Sumário 
Objetivos.......................................................................................................pag.2 
Introdução Teórica.......................................................................................pag.2 
Material Utilizado........................................................................................pag.3 
Procedimento Experimental........................................................................pag.4 
Discussão......................................................................................................pag. 
Resultados.....................................................................................................pag. 
Conclusão.....................................................................................................pag. 
Bibliografia...................................................................................................pag. 
 
 
 
 
 
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1- Objetivos: 
 Perceber as trocas de calor envolvidas num processo termodinâmico. 
 Entender o princípio de funcionamento de um calorímetro. 
 Determinar o equivalente-água do calorímetro. 
 Determinar o calor específico de corpos sólidos. 
2- Introdução Teórica: 
2.1- Calor específico e capacidade calorífica: 
 Uma das formas de se aumentar a temperatura de um corpo homogêneo é fornecer 
calor a ele. A quantidade de calor Q , necessária para aumentar de ΔƟ a temperatura de um 
corpo é proporcional à massa m desse corpo e a ΔƟ: 
Q = m × c × ΔƟ Equação 1 
 Onde c é o calor específico do material que constitui o corpo. c é característico de cada 
material e é função da temperatura, embora possa ser considerado constante em intervalos 
bem grandes. 
 O produto da massa de um corpo homogêneo pelo calor específico da substância que 
o compõe é a sua capacidade calorífica. 
C = m × c Equação 2 
2.2- Equivalente-Água de um corpo: 
 A capacidade calorífica de um corpo que permite estabelecer uma relação de 
proporcionalidade direta entre o calor cedido, ou retirado, de um corpo e a variação de 
temperatura do mesmo no processo. No entanto só é útil quando o corpo é homogêneo , isto 
é, constituído de um só material. 
 No entanto, por definição, o calor específico da água, expresso em cal.g-1.°C-1, é igual a 
1. Logo a capacidade térmica de uma massa m de água é numéricamente igual a m. Vemos 
então que podemos associar a uma massa m de água, expressa em g, a uma capacidade 
térmica C de um corpo qualquer, chamada equivalente-água do corpo. 
 Este conceito é útil quando temos, num processo termodinâmico, corpos constituídos 
por muitos materiais, inviabilizando a determinação de sua capacidade calorífica. Um exemplo 
é o calorímetro a ser usado nesta experiência. 
2.3- Conservação de calor em sistemas isolados: 
 Durante a experiência, o sistema termodinâmico em análise, estará contido no interior 
do calorímetro, que atua como um recipiente que isola o sistema do ambiente. Tem-se assim 
um sistema fechado onde pode ser aplicado a conservação de energia, na forma da primeira 
lei da Termodinâmica. 
 𝑄𝑖 = 0𝑛𝑖=1 Equação 3 
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2.4- Conceitos: 
 Temperatura é uma grandeza física pela qual avaliamos o grau de agitação térmica das 
moléculas de uma substância (sólida, líquida ou gasosa). As escalas utilizadas em tal avaliação 
podem ser a escala Celsius ou a Kelvin, que são centígrados, ou seja, a diferença entre o ponto 
de fusão e o ponto de ebulição da água é igual a cem divisões de escala. Além dessas, existe a 
escala Fahrenheit. 
 Calor é a energia térmica em trânsito provocada por diferenças de temperaturas, ou 
seja, se dois corpos, em temperaturas diferentes, forem postos juntos (contato térmico), a 
energia térmica do corpo de maior temperatura será transferida espontaneamente para o 
corpo de menor temperatura, até que a temperatura dos dois corpos se equilibrem. Essa 
energia deslocada chamamos calor. Conceitualiza-se dois tipos de calor (abreviado pela letra 
Q): o calor sensível, que é a quantidade de calor que um corpo cede ou absorve, provocando 
apenas variação de temperatura, e o calor latente ou oculto, que é a quantidade de calor 
cedida ou absorvida provocando apenas mudança no estado físico. 
 A propagação de calor pode ocorrer de 3 modos: 
 Condução: propagação de calor em que a energia térmica é transmitida de partícula 
para partícula, mediante colisões e alterações das agitações moleculares; ressalta-se 
que não há transporte das partículas, há somente transmissão de energia. 
 Convecção: Processo de transmissão em que a energia térmica é propagada mediante 
ao transporte de matéria, havendo portanto deslocamento de partículas; É um 
fenômeno que só se processa em meios fluidos, ou seja, em líquidos ou gases; 
 Irradiação: Diferentemente dos dois processos acima, a irradiação térmica não 
necessita de meio material para transmitir a energia térmica que é transmitida através 
de ondas eletromagnéticas, inclusive no vácuo, até atingir outros corpos. 
2.5- Calorímetro: 
Capacidade Calorífica: 
"A forma, tamanho e construção do calorímetro, espirais de aquecimento, termômetro etc., 
dependem da natureza do material a ser estudado e da variação de temperatura desejada. É 
impossível descrever um calorímetro que sirva para todos os propósitos. A medida de qualquer 
capacidade calorífica é, em geral, um problema de pesquisa que requer a habilidade de um 
bom físico ou químico treinado, as facilidades de uma boa oficina e a arte de um bom vidreiro." 
 
3- Material Utilizado: 
 Água 
 Aquecedor de imersão 
 Termômetro de -10°C a 110°C 
 Corpos de prova: Alumínio e Cobre 
 Becker de 250 ml 
 Balança 
 Calorímetro com agitador 
 Cronômetro 
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Imagem 1 Imagem 2 Imagem 3 
 
Imagem 4 Imagem 5 Imagem 6 
4- Procedimento Experimental: 
 Caracterizou-se os instrumentos de medição, assim completando se a tabela 1. 
4.1- Determinação do equivalente-água do calorímetro 
 O procedimento repetiu se por 5 vezes, assim completando se a tabela 2. 
 Anotou se o número do calorímetro sobre a bancada, mensurou se então a massa do 
calorímetro vazio, incluindo se sua respectiva tampa. Adicionando se aproximadamente 400 ml 
de água quente(aproximadamente 70°C) ao calorímetro, mesurando se então sua respectiva 
massa m1, determinando se então a massa de água quente mq. Mediu se então a temperatura 
Ɵq, em um becker colocou se cerca de 400 ml de água à temperatura ambiente e mediu se a 
temperatura Ɵf , medindo se a temperatura final de equilíbrio Ɵ. 
4.2- Calor específico dos sólidos: 
 O procedimento repetiu se por 5 vezes, assim completando se a tabela 3. 
 Mensurou se a massa mc do calorímetro vazio, incluindo se sua respectiva tampa, 
adicionou se cerca de 400 ml de água quente(aproximadamente 70°C) ao calorímetro. 
Mensurando se a massa total m1, determinando se assim a massa de água quente mq, Mediu 
se a temperatura Ɵq, com uma balança mesurou se a massa cerca de 300 g de cobre, mcu, 
colocou se o cobre num becker e mediu se sua respectiva temperatura Ɵf ,acrescentando se o 
cobre ao calorímetro, fechou se o calorímetro, até atingir se um equilíbrio térmico. Mediu se 
então a temperatura final de equilíbrio Ɵ. 
 O procedimento acima repetiu se 5 vezes para o alumínio, assim, completando se a 
tabela 4. 
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5- Discussão: 
6- Resultados: 
7- Conclusão: 
8- Bibliografia: 
 R.RESNICK E D.HALLIDAY, Física. Rio de Janeiro, LTC, 1983 - V.2. 
 H.M. NUSSENZVEIG, curso de Física Básica. S.Paulo, E. Blucher, 1983, V.2. 
 Brown, T. L.; LeMay Jr, H. E.; Bursten, B. E.; Burdge, J. R.; Química A Ciência Central, 9ª 
ed., Pearson: São Paulo, 2005, pag. 13 a 15. 
 Sears, F. W.; Zemansky, M. W.; Física, vol 2. Rio de Janeiro, LTC, 1978.