troca de calor

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Física Experimental II
Troca de calor
Nome: Wesley Lino. 201401058281
 Hugo S. Machado. 201403206201 
 Johnny C.S. Nascimento. 201401041531
 Leonardo V. Mathias. 201307379796
Prof.ª Claudia Logelo.
Turma: 3098. Sexta 2. 29/05/2015
Introdução 
A troca de calor acontece quando dois ou mais corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato em um mesmo ambiente (sistema isolado) e, depois de certo tempo, alcançam o equilíbrio térmico.
O sistema isolado referido acima é mais conhecido como calorímetro. Um sistema fechado que impossibilita a troca de calor do sistema com o meio.
As trocas de calor acontecem porque o calor é um tipo de energia que transita entre os corpos, ocasionando esse movimento, fato que acontece até que haja o equilíbrio térmico entre ambos. Esse processo acontece porque os corpos sentem a necessidade de ceder e receber calor.
O princípio de trocas de calor possui mesmo módulo, porém apresenta sinais contrários, ou seja, o corpo que recebe calor é positivo e o corpo que cede (perde) calor é negativo.
Objetivo
Verificar a troca de calor entre uma massa de água em estado solida e outra em estado líquido. 
Verificar se durante a fusão a temperatura do gelo se mantem constante.
Verificar se a quantidade de calor que a agua sede para o gelo é a mesma quantidade de calor que o gelo recebe da água. 
Materiais
 
- Calorímetro
- 500 ml Água com temperatura ambiente
- 100 gr Gelo
- Termômetro 
Procedimento Pratica. 
Foram colocados no béquer 500g de água onde sua temperatura inicial (To) era de 22°C. Foram também usados 100g de cubos de gelo com temperatura inicial (To) de 2°C. Introduzido os cubos de gelo ao Becker com água, medimos atentamente com o termômetro a troca de calor.
A superfície do recipiente com os elementos foi tampada para não haver alterações no experimento afetando assim a troca de calor. No centro da tampa, contém um orifício emborrachado para vedação por onde foi passado o termômetro. 
 Dados e Resultados:
C.gelo = 0,5 cal/g°C
C.água = 1 cal/g°C
L.fusão = 80 cal/g
(to)água = 22°C
(to)gelo = 2°C
(t)gelo (fusão) = 3°C
(t)água = (t)gelo = 14°C
Fórmulas:
Q1 = Mg x Cg x dT
Q2 = Mg x Lf
Q3 = Mg x Ca x dT
Q4 = Ma x Ca x dT
Onde:
M = massa
Ma = massa da água
Mg = massa do gelo
Lf = Calor latente (fusão)
dT = Variação de temperatura
C = Calor específico
Ca = Calor específico da água
Cg = Calor específico do gelo.
Tf = temperatura final (°C) (t) água = (t) gelo.
Cálculos.
 
Q1 = 100 x 0,5 x 3 = 150 Cal
Q2 = 100 x 80 = 8000 Cal
Q3 = 100 x 1 x 9 = 900 Cal
Q4 = 500 x 1 x (-8) =- 400 Cal
Q1 + Q2 + Q3 = 9.050 Cal
Leis das mudanças de estados físicos
Após os resultados de várias experiências, podem-se enunciar as leis da mudança de estado físico para substâncias puras.
1ª. Lei  Mantendo a pressão constante durante a mudança de estado, a temperatura permanece constante.
Assim, pode-se concluir que durante a mudança de estado, a temperatura permanece constante e enquanto houver mudança na temperatura, não ocorre mudança de estado.
2ª. Lei  Para uma dada pressão, cada substância possui uma temperatura de fusão e ebulição.
Etapa. Aquecimento do gelo
Em Q1 as moléculas da água inicialmente Solida a uma temperatura de 2°C nesse primeiro trecho de gráfico corresponde ao aquecimento do gelo. Assim que é Fornecido calor da água para o gelo. Durante esse aquecimento, a Água cedeu 150 Cal. para o gelo.
Etapa. Fusão do gelo
Em Q2 uma linha horizontal corresponde à fusão do gelo (Fusão é o nome dado ao processo de passagem de uma substância do estado sólido para o estado líquido). Continuando a receber calor, a sua temperatura permanece constante, pois a energia que ele recebe é usada na quebra das ligações moleculares, o que provoca a mudança de fase. Assim que aumenta a temperatura para 5°C Durante tudo processo de Fusão coexistem os estados Sólidos e Líquidos. Para o Gelo derreter a Água perde 8000 Cal. para o Gelo. 
Etapa. Aquecimento da água
Em Q3 No estado líquido o corpo possui volume definido, mas forma variável (forma do recipiente que o contém). Suas moléculas continuam unidas, mas as forças de coesões são mais fracas de forma que apresentam maior movimento de vibração e maior liberdade de movimento.
 O liquido provindo do Gelo começa a se aquecer o terceiro trecho do diagrama corresponde ao aquecimento da água.
Chegando ao Equilíbrio térmico quando dois ou mais corpos, colocados em contato, constituem um sistema isolado, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas até o equilíbrio térmico é igual a zero. Com 900 Cal a Água Gelada aquece chegando ao Equilíbrio na temperatura de 14°C.
Etapa. Resfriamento da água
Em Q4 a água em temperatura ambiente de 22°C cede calor para agua resfriada provinda do gelo. Onde ocorre a discrepância (Não perdendo calor necessário para o gelo)
Discrepâncias.
Devido a perca de calor para o meio externo (ambiente).
Os dados da agua (1 cal/g°C) e do gelo (0,5 cal/g°C) são científicos praticados em laboratórios.
Conclusões:
Com a realização desta experiência chegamos à conclusão de que calor é a energia térmica transferida de um corpo para o outro, motivada instantaneamente por uma mudança de temperatura. Concluímos que a durante a Fusão a temperatura se manteve constante em 5°C. Ouve uma grande Discrepância em relação a quantidade de calor cedida pela agua e recebida pelo gelo ƩQ1+Q2+Q3=Q4 
Recebida Gelo =9.050
Cedida Água =-400