Calor Específico

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Calor Específico
Relatorio nº 8
Turma 
Professora: Dra. Karen Luz Burgoa Rosso
Integrantes do grupo:
Kelly Regina Pereira Da Silva
Objetivo:
O objetivo desse experimento foi descobrir a capacidade calorífica de um calorímetro, e com isso encontrar o valor do calor específico do alumínio. Durante o processo procurou-se entender melhor sobre transferência de calor e calorimetria no geral.
Introdução:
A calorimetria é a parte da física que estuda os fenômenos decorrentes da transferência dessa forma de energia chamada calor. Na natureza encontramos a energia em diversas formas. Uma delas, que é muito importante, é o calor. Para entendê-lo, pense em uma xícara de café quente sobre a sua mesa. Após algum tempo esse café estará frio, ou melhor, com a mesma temperatura que o ambiente. Esse fenômeno não é uma exclusividade da xícara de café quente, mas ocorre com todos os corpos que estão em contato de alguma forma e com temperaturas diferentes. A definição de calor é usada apenas para indicar a energia que está sendo transferida, e não a energia que o corpo possui. A unidade de medida da quantidade de calor Q no Sistema Internacional (SI) é o joule (J).
Capacidade calorífica (Capacidade térmica)
Quando dois ou mais corpos cedem ou absorvem quantidades iguais de calor, a variação de temperatura por eles sofrida é, em geral, diferente uma da outra. Essa relação dá origem ao conceito de capacidade calorífica (C) de um corpo. Se um corpo cede ou recebe uma quantidade de calor Q e sua temperatura sofre uma variação ΔT, a capacidade calorífica (C) desse corpo é, por definição, a razão:
No SI, as unidades da capacidade calorífica são joule por kelvin (J/K) ou joule por graus Celsius (J/°C). A capacidade calorífica é constante para determinado corpo. Existem recipientes projetados especialmente para a realização de ensaios experimentais para a realização de ensaios experimentais que envolvem troca de calor – os calorímetros. Para esses recipientes, a capacidade calorífica costuma ser previamente determinada.
Calor específico
Observe as figuras:
Vamos supor que os blocos B1 e B2 representados nas figuras sejam constituídos da mesma substância e tenham massas m1 e m2. Verifica-se experimentalmente que, aquecidos durante um mesmo intervalo de tempo, na mesma fonte de calor, o bloco de maior massa sofre menor variação de temperatura e vice-versa. Assim, se a massa m1 do bloco B1 é duas, três ou n vezes maior que a massa m2 do bloco B2, a capacidade calorífica C1do bloco B1 é duas três ou n vezes maior do que a capacidade calorífica C2 do bloco B2. Em outras palavras, a capacidade calorífica (C) de corpos constituídos da mesma substância é diretamente proporcional à massa (m) de cada corpo. Podemos, portanto escrever:
onde c é uma constante de proporcionalidade que depende da substância de que é constituído o corpo. Essa constante é, por definição, chamada de calor específico dessa substância.
O conceito de calor específico permite obter expressões mais abrangentes para a quantidade de calor, pois não nos restringimos mais a corpos determinados, mas a substâncias. Assim, substituindo a relação C = mc na expressão Q = CΔT, podemos obter a expressão:
que permitem determinar a quantidade de calor Q absorvida pelo corpo de massa m, constituído por determinada substância de calor específico c quando sofre acréscimo de temperatura ΔT. As unidades de calor específico no SI são, portanto, J/kg . °C ou J/ kg . K.
Trocas de calor
Já vimos que dois ou mais corpos a temperaturas diferentes, formando um sistema isolado, tendem a atingir a mesma temperatura. Quando isso ocorre, costuma-se dizer que esses corpos trocam calor. Como calor é energia, o Princípio da Conservação da Energia garante que a energia total envolvida nesse processo é constante. Além disso, se um corpo cede calor e não muda de fase, a sua temperatura final (t) torna-se menor que a inicial (t0). Portanto, a variação de temperatura (Δt = t – t0) e a quantidade de calor cedida () é negativa. Por raciocínio análogo, quando o corpo recebe calor, a variação da temperatura e a quantidade de calor recebida (Qr) são positivas. Veja o esquema:
 Assim, se o sistema for isolado e houver apenas trocas de calor entre os seus constituintes, a soma algébrica das quantidades de calor cedidas (ΣQc) e recebidas (ΣQr) deve ser nula:
Essa é uma consequência imediata do Princípio da conservação da Energia. Qualquer resultado diferente de zero indicaria a perda ou o ganho de energia, o que contraria esse princípio.
Materiais e Procedimentos experimentais
Parte I:
01 calorímetro com capacidade de 230 ml;
01 proveta 150 ml;
01 termostato;
01 balança;
01 aquecedor de água;
01 béquer 250 ml.
Parte II:
01 calorímetro com capacidade de 230 ml;
01 proveta 150 ml;
01 termostato;
01 balança;
01 aquecedor;
01 béquer 250 ml;
01 cilindro de alumínio;
01 cilindro de ferro
Barbante.
Procedimento Experimental
Parte I:
Taramos a balança com o béquer sobre ela e pesamos certa quantidade de água, medimos a sua temperatura e a colocamos no calorímetro. Taramos novamente a balança e medimos a massa de certa quantidade de água quente. Medimos a sua temperatura com o termômetro e a colocamos no calorímetro também.
Fizemos uma leve agitação no calorímetro e medimos a temperatura do conjunto (água + água quente + calorímetro), ou seja temperatura do equilíbrio térmico, a fim de conseguirmos determinar a capacidade térmica. 
Parte II:
Amarramos um pedaço de barbante no cilindro de alumínio. Pesamos a massa do alumínio e o colocamos na água quente. Medimos sua temperatura após o equilíbrio térmico.
Colocamos água à temperatura ambiente no calorímetro e colocamos o cilindro em seu interior. 
Fechamos o calorímetro e medimos a temperatura do conjunto (cilindro de alumínio + água + calorímetro). E fizemos os cálculos para descobrir o calor específico do alumínio. 
Repetimos os mesmos passos novamente, mas agora utilizamos o cilindro de ferro, a fim de determinar seu calor específico.
Resultados:
	Para melhor entendimento separaremos os resultados em três partes:
1 - Experimento utilizando água quente e água fria;
2 - Experimento utilizando cilindro de ferro (quente) e água fria;
3 - Experimento utilizando cilindro de alumínio (quente) e água fria.
	Experimento
	 (g)
	 (g)
	 (g)
	 (g)
	 (g)
	 (°C)
	 (°C)
	 (°C)
	 (°C)
	1
	89,46
	90,35
	0,01
	179,81
	0,01
	69
	26
	1
	50
	2
	87,30
	92,73
	0,01
	180,03
	0,01
	81
	26
	1
	31
	3
	30,30
	149,76
	0,01
	180,06
	0,01
	86
	26
	1
	28
Tabela1. Dados coletados no experimento es seus respectivos erros.
- Experimento utilizando água quente e água fria:
	Sabemos o valor do calor específico da água, . Também sabemos que a temperatura do calorímetro é equivalente a temperatura da água fria, pois os dois encontram-se a temperatura ambiente, com valor de 26°C. Para este experimento temos por objetivo encontrar a capacidade térmica do calorímetro. Para isso temos: 
 (1)
 (2)
	Utilizando os dados das tabelas 1 e sabendo o calor específico da água, conforme informado anteriormente, podemos substituir os valores na fórmula (2) para encontrarmos a capacidade térmica do calorímetro:
89,46(50-69) + 90,35(50-26) + C (50-26)=0
-1699,74 + 2168,40 + 24C=0
C= 19,527cal / °C ± 2,310cal
Para cálculo de , temos que calcular por partes os valores de 
Observação: - como a diferença entre a temperatura de equilíbrio e a temperatura quente é negativa, teremos um erro negativo que já vem da própria equação. Portanto:
- Experimento utilizando cilindro de ferro (quente) e água fria;
	Devemos descobrir o calor específico do ferro, a partir da capacidade térmica do calorímetro (C), descoberto no experimento 1, usando a massa total da fonte quente e fonte fria do segundo experimento iguais a do primeiro.
A partir de (1), temos que:
Sabemos que C = 17,505/°C, e analisando os dados da tabela, podemos substituir os valores na fórmula acima.
(
87,30* (31-81)+ 92,73(31-26)+ 19,527(31-26)=0
-4365,6= -561,285
= 0,129cal/ °C ± 0,026
Para cálculo de , temos que:
-Experimento utilizando cilindro de alumínio quente e água fria:
(
30,30*(28-86)+ 149,76(28-26) + 19,527(28-26)=0
-1757,40= -338,574
= 0,193cal/ g°C ± 0,070
Para cálculo de , temos que:
Conclusão:
Através deste experimento pudemos observar que é válida a relação , considerando que a soma de todas estas quantidades de calor existentes em um sistema é igual à zero, tornando este, um sistema em equilíbrio. 
Na primeira parte do processo obtivemos um valor consideravelmente correto para a Capacidade Térmica (C) do calorímetro, 19,527 ± 2,310, sendo que este valor, foi verificado ao realizar o cálculo do calor específico do alumínio e do ferro, pois utilizamos ele e conseguimos 0,193 cal/g°C 0,070 para o alumínio e = 0,129cal/ °C ± 0,026 para o ferro, valores muito próximos dos valores ideais, 0,22 e 0,11 g/ cm³ respectivamente. 
Quanto às variações máximas de valor (erros) nós pudemos perceber que não há erros de operadores embutido pois obtivemos resultados satisfatórios com erro na 2ªcasa decimal. Portanto, não é possível afirmar com maior precisão o material em questão, e os erros experimentais aqui embutidos são derivados dos erros de equipamentos utilizados.
Conclusão
Tipler, P. A. – Física para Cientistas e Engenheiros, vol. 2, 6ª edição. 
http://guiadoestudante.abril.com.br/estudar/fisica/resumo-fisica-calorimetria-646800.shtml 
http://www.slideshare.net/fisicaatual/calorimetria-7750315 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Calorimetria 
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/calor.php