Determinação do Equivalente Elétrico do Calor

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Determinação do Equivalente Elétrico do Calor 
Dhienifer Fabri, Gabriel Felipe Bridarolli, Leonardo Henrique dos Santos, 
Marcos Antônio da Silva, Modigliane Cordeiro 
Neste experimento será determinado o equivalente elétrico do calor, cor-
relacionando calor e trabalho, realizando cálculos através dos dados experi-
mentais em um período de quarenta minutos, em intervalos de sessenta se-
gundos.
INTRODUÇÃO 
Segundo a lei de conservação 
de energia, a quantidade total de 
energia em um sistema isolado 
permanece constante quando uma 
forma de energia é capaz de trans-
formar-se em outra. Julius R. Meyer 
foi o precursor da correlação entre 
calor e trabalho, mas o físico britâ-
nico James Prescott Joule foi quem 
de fato conseguiu de forma quanti-
tativa relacionar as duas formas de 
energia. Ele concluiu, através de 
experimentos, que não apenas o 
fornecimento de energia térmica era 
capaz de elevar temperatura de um 
sistema, mas que qualquer outra 
forma de energia seria capaz de 
realizar o mesmo efeito. Fornecen-
do energia elétrica através de um 
condutor metálico, o calor gerado 
durante um certo intervalo de tempo 
é proporcional à resistência do con-
dutor multiplicado pelo quadrado da 
corrente elétrica. 
Por definição, caloria mede a 
quantidade de energia necessária 
para elevar em 1ºC a quantidade de 
1g de água, onde 1cal é equivalente 
à 4,184 J. 
 
EXPERIMENTO 
Materiais 
Foram utilizados: uma proveta 
(100 mL), um calorímetro, um ter-
mômetro, uma fonte de corrente 
contínua, uma resistência elétrica 
(aproximadamente 10 Ω) e multíme-
tro. 
Método 
Conectamos o sistema (multí-
metro + fonte de tensão + caloríme-
tro), conforme a figura abaixo, a 
uma rede elétrica e regulamos de 
forma a passar uma corrente de 
aproximadamente 20 V. 
 
Medimos 150 mL de água e 
adicionamos ao calorímetro, medi-
mos sua temperatura. Conectamos 
o sistema elétrico ao calorímetro e 
monitoramos e anotamos os valo-
res, a cada sessenta segundos, du-
rante 40 minutos a temperatura e a 
corrente elétrica. 
A partir dos valores anotados na 
tabela abaixo, foram feitos os cálcu-
los propostos para chegarmos ao 
valor do equivalente elétrico do ca-
lor. 
Tempo 
(s) 
Temperatura 
(ºC) 
Corrente 
(A) 
DDP 
0 25,5 0,9895 9,15 
60 25,1 1,0604 9,15 
120 25,3 1,0510 9,15 
... ... ... ... 
2280 44,7 1,0613 9,15 
2340 45,4 1,0636 9,15 
2400 46,1 1,0638 9,15 
Construímos também um grá-
fico relacionando temperatura e 
tempo mostrado em anexo no final 
do relatório. 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
O experimento deveria ser rea-
lizado em duas partes; 
parte I: determinação da constante 
calorimétrica do calorímetro; parte 
II: determinação do equivalente elé-
trico do calor, mas somente usamos 
na pratica 05 os valores de tempe-
ratura e massas anotados na pratica 
04, sem realmente efetuar essa par-
te do experimento novamente, cal-
culando assim o valor da capacida-
de térmica do calorímetro sem a 
massa de agua, encontrando 
Ccal=25,22cal/°C. 
Para calcular o equivalente elétrico 
do calor, utilizamos os seguintes 
valores: 
Ti = 25ºC; Tf = 46,1ºC; 
Ccalorímetro = 25,22 cal.ºC-1; m = 150g 
t = 2400s; i = 1,0638A; U = 9,15V 
E aplicamos na fórmula: 
m.c.(Tf – Ti) + C. .(Tf – Ti) = U.i.t 
Substituindo os valores: 
150g.1cal.g-1.ºC-1.(46,1–
25,0)ºC+25,22cal.ºC-1.(46,1–25,0)ºC 
= 9,15V.1,0638A.2400s 
3165 + 532,142 = 23361,048 
3697,142cal = 23361,048J 
1cal = xJ 
x = Eq. Elétrico = 6,32J 
Calculamos o erro %: 
Erro = 
6,32−4,18
4,18
× 100 
Erro = 51,19% 
Cálculo feito com base no gráfico: 
Equação da reta do gráfico: 
y = ax + b 
 y = 0,5452x + 21,874 
Eq.Elétrico = 
U.i
(m.c+C).a
 
Eq.Elétrico = 
9,15.1,0622
(150.1+25,22).0,5452
 
Eq.Elétrico = 
9,71913
95,53
 
Eq.Elétrico = 0,1017J 
Calculamos o erro %: 
Erro=
( 0,1017 – 4,18)
4.18
× 100% 
Erro = 97,6% 
A partir desses valores calcu-
lados pela equipe, percebemos que 
o valor experimental ficou um pouco 
distante do valor tabelado e o valor 
calculado com base no gráfico ficou 
muito acima do esperado, devido a 
possíveis erros durante o experi-
mento e a adaptação de materiais 
utilizados no laboratório. 
CONCLUSÃO 
Nesse experimento realizamos 
a parte I em uma aula anterior, que 
consistia em determinar a capaci-
dade calorífica do calorímetro. A 
parte II foi realizada nesta aula e 
nela determinamos o equivalente 
elétrico do calor através dos dados 
experimentais obtidos durante o 
experimento, como: temperatura, 
diferença de potencial, corrente, em 
intervalos de tempo de sessenta 
segundos durante quarenta minu-
tos; também utilizamos a capacida-
de calorífica do calorímetro. Ao cal-
cularmos os valores solicitados, 
chegamos aos valores de 6,32J 
através dos dados colhidos durante 
o experimento e 0,1017J calculado 
através do gráfico. Calculamos a 
margem de erro do experimento 
com base no valor teórico de 4,18J 
para os dois valores, sendo de 
51,19% referente ao valor de 6,32J 
e 97,36% para o valor de 0,1017J. 
Assim concluímos que essas 
margens de erro se devem a fatores 
como a imprecisão dos aparelhos 
usados, não agitação do calorímetro 
conferindo numa não homogeneiza-
ção da temperatura, ou até mesmo 
na adaptação da garrafa térmica 
como calorímetro. 
 
 
REFERÊNCIAS 
LEYBOLD. Gerat Zur Bestimmung 
des elektrischen Warmeaquivalents: 
Koeln, 1964. 
Manual. 
SOUZA, Nereu J. Mello de – MAR-
TINS FILHO, H. P. – Experimentos 
em Físico-Química – 
Ed. Universitária Paranaense – 
1993.