Experimento Calorimetria

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UNIVERSIDADE AUGUSTO MOTTA - UNISUAM 
VIVIAN CASSANI MOREIRA DA SILVA 
EXPERIMENTO V
CALORIMETRIA
RIO DE JANEIRO 
2017
Vivian Cassani Moreira da Silva
EXPERIMENTO V
CALORIMETRIA
 Relatório de experimento realizado 
 no laboratório de física da Unisuam, 
 como requisito parcial da primeira 
 avaliação de laboratório de física. 
 Professor: Gladson Fontes 
 
RIO DE JANEIRO
2017
SUMÁRIO 
1.OBJETIVO 4 
2. INTRODUÇÃO 4
3. CALORIMETRIA 4
3.1.1 PRÍNCIPIO DE TRANSFORMAÇÕES INVERSAS 4
3.1.2 PRINCÍPIO DO EQUILÍBRIO TÉRMICO 5
3.1.3 PRINCÍPIO DA IGUALDADE DAS TROCAS DE CALOR 5
3.2 FUNÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA 5
4. TERMINOLOGIA 5
4.1 CALOR 5
4.2 CALOR SENSÍVEL 6
4.3 CALOR LATENTE (C) 6
4.3.1 FÓRMULA 6
4.4 CALOR ESPECÍFICO (c) 6
4.4.1 FÓRMULA 7
5. UNIDADADES NO S.I 7
8. EXPERIMENTO 8
7. MATERIAIS UTILIZADOS 8
6. TEMPERATURA 8
7. MATERIAIS UTILIZADOS 8
8. EXPERIMENTO 8
9. RESULTADOS 9
10. CONCLUSÃO 11
11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 12
1. OBJETIVO
O experimento tem como intuito verificar a troca de calor, ou seja, a troca de energia da água com o auxílio de dois calorímetros e com base nos conceitos de calorimetria.
2. INTRODUÇÃO
É válido informar que há diferença entre calor e temperatura, o calor corresponde a troca de energia que ocorre entre os corpos e a temperatura é uma grandeza associada à agitação das moléculas presentes nos corpos. O termo calorimetria, é formada por duas palavras: “calor” e “metro”. Do latim, “calor” representa a qualidade do que é quente, e “metro”, do grego, significa medida. Portanto, calorimetria é a medida do calor.
3. CALORIMETRIA
Podemos definir calorimetria como a parte da física que estuda os fenômenos relacionados ao calor e a temperatura. Em termodinâmica, calorimetria é um ramo da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor. 
A calorimetria é uma ramificação da termologia que analisa os problemas relacionados à troca de calor em sistemas de temperaturas diversas. Como exemplo, considere a situação em que dois corpos A e B possuem temperaturas TA e TB, sendo TA > TB. Ao serem colocados em contato térmico, no interior de um recipiente termicamente isolado do meio externo, pode-se observar que após um tempo suficientemente longo, os corpos apresentarão a mesma temperatura, TA = TB, atingindo, portanto e equilíbrio térmico. Em um sistema termicamente isolado, a temperatura de equilíbrio entre os corpos em contato será sempre intermediária entre a maior e a menor temperatura presente originalmente no sistema. 
3.1.1 PRÍNCIPIO DE TRANSFORMAÇÕES INVERSAS
 A quantidade de calor que um corpo recebe é igual, em módulo, à quantidade de calor que um corpo cede ao voltar, pelo mesmo processo, à situação inicial.
3.1.2 PRINCÍPIO DO EQUILÍBRIO TÉRMICO
Quando vários corpos inicialmente a temperaturas diferentes trocam calor entre si, e só entre si, observamos que alguns perdem enquanto outros recebem calor, de tal maneira que decorrido um certo tempo, todos estacionam numa mesma temperatura, chamada temperatura de equilíbrio térmico.
3.1.3 PRINCÍPIO DA IGUALDADE DAS TROCAS DE CALOR
Quando vários corpos trocam calor apenas entre si, a soma das quantidades de calor que alguns cedem é igual, em módulo, à soma das quantidades de calor que os restantes recebem.
3.2 FUNÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA
Ocorre mudança de temperatura nas substâncias.
{\displaystyle Q=m\,c\,\Delta \theta }Q= m.c. ∆θ
Q>0 (o corpo recebe calor) - {\displaystyle \rightarrow \Delta \theta >0}∆θ >0 (o corpo se aquece).
Q<0 (o corpo cede calor) {\displaystyle \rightarrow \Delta \theta <0}- ∆θ <0 (o corpo se esfria ou arrefece).
4. TERMINOLOGIA
4.1 CALOR
Energia térmica que flui de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles. O sentido deste fluxo é sempre da região de maior para a de menor temperatura. Um corpo pode receber ou doar calor. É medido comumente medido em calorias, porém trata-se de uma grandeza equivalente à energia mecânica e portanto é medida em joules, de acordo com o S.I. Sendo assim: 1 cal = 4,186J e 1 kcal = 10³cal.
 
4.2 CALOR SENSÍVEL
É o calor absorvido ou cedido por um corpo que tem como consequência a variação da energia (cinética) interna, a qual é observada diretamente na temperatura do corpo em questão. O nome "calor sensível" faz referência ao fato de que tais trocas podem ser observadas através da variação de temperatura, nunca incorrendo em transição de fase de primeira ordem.
4.3 CALOR LATENTE (C)
É o calor cedido ou absorvido por um corpo que tem como consequência a variação da energia potencial intermolecular. O corpo que absorve ou distribui, mantém sua temperatura constante, porém passa por mudança de estado físico.
Capacidade térmica (C) - É a razão entre a quantidade de calor e a variação de temperatura. A capacidade térmica de um sistema entre dois ou mais corpos, corresponde a soma dos caloresindividuais da capacidade térmica de cada corpo.
4.3.1 FÓRMULA
C= Q /∆θ, onde: {\displaystyle C={\frac {Q}{\Delta \theta }}}
C: capacidade térmica do corpo;
Q: quantidade de calor trocada pelo corpo;
∆θ: variação de temperatura do corpo.
Obs.: {\displaystyle \Delta \theta }A unidade de capacidade térmica no S.I. é o J/K (joule por kelvin).
4.4 CALOR ESPECÍFICO (c)
É a capacidade específica de uma substância de mudar sua temperatura ao receber ou liberar calor para cada massa unitária que esta vier a se incluir. Isto quer dizer que a Capacidade Térmica de um corpo é dada pelo Calor Específico da substância que o compõe e sua massa. Quanto menor o calor específico de uma substância, menor será a quantidade de calor necessária para elevar a sua temperatura. O calor específico depende do estado de agregação do sistema, sendo maior no estado líquido do que no estado sólido. Uma técnica para medir o calor específico consiste em aquecer uma amostra de alguma substância até uma temperatura conhecida que podemos chamar de Tx, colocando-a imersa em um recipiente contendo água de massa e temperatura conhecidas, sendo Ta < Tx, e medindo a temperatura da água depois que o equilíbrio é alcançado. Essa técnica é chamada de calorimetria, e os aparelhos nos quais ocorre essa transferência de energia são chamados calorímetros. A figura ao lado nos mostra a transferência de energia por calor resultante da parte do sistema em alta temperatura para a parte em baixa temperatura. Se o sistema (amostra + água) é isolado, o princípio de conservação de energia exige que a quantidade de energia Qquente que deixa a amostra de calor específico desconhecido seja igual à quantidade de energia Qfria que entra na água. A conservação de energia nos permite escrever a representação matemática dessa afirmação de energia como: Q frio = - Q quente. Calor específico da água: 1,0 (Cal/gºC).
4.4.1 FÓRMULA
c= C/M {\displaystyle \left({\frac {cal}{g^{0}C}}\right)}{\displaystyle \left({\frac {J}{K\,kg}}\right)}{\displaystyle c={\frac {C}{m}}}
c: calor específico de um dado material.
C: capacidade térmica da amostra deste material.
M: massa da amostra deste material.
Uma caloria (1 cal): é a quantidade de calor necessária para aquecer, sob pressão normal, 1,0 g de água de 14,5°C a 15,5°C. Qf = Mf.C. ∆Tf e Qquente = Mq.C. ∆Tq
5. UNIDADADES NO S.I
C= capacidade térmica (cal/°C ou J/K)
Q= quantidade de calor (cal ou J)
∆T ou ∆Θ= variação de temperatura (ºC ou K)
c= calor específico (cal/g°C ou J/kg K)
M= massa (g ou Kg)
T= temperatura (°C ou K)
6. TEMPERATURA
A temperatura designa uma grandeza física que está associada à agitação das moléculas, ou seja, a energia cinética que ocorre entre as moléculas.
Todos os corpos na natureza são formados por minúsculas partículas denominadas átomos, os quais unidos, formam as moléculas.
Dessa forma, quanto maior a temperatura de um corpo maior será a agitação das moléculas presentes nele, por outro lado, num corpo mais frio, as moléculas apresentam pouca energia cinética, e por isso, exibem pouco movimento.
7. MATERIAIS UTILIZADOS
- Calorímetros
- Balança digital
- Termômetros de mercúrio
- Recipiente aquecedor
- Água
8. EXPERIMENTO
Inicialmente deve-se verificar as massas dos calorímetros vazios com o auxílio de uma balança, já com os termômetros fixados e em seguida colocar a água para aquecer.
Um calorímetro será parcialmente preenchido com água fria e o outro com água quente, após esse preenchimento é necessário verificar, imediatamente, suas respectivas massas e temperaturas. 
Por fim, adicione a água fria no calorímetro com água quente e repita o procedimento descrito acima e anote os valores obtidos para realização dos cálculos.
Figura 1. Calorímetros utilizados para realizar o experimento
9. RESULTADOS
	-
	EXPERIMENTO
	M1 cal
	0,2485g
	M2 cal
	0,2640g
	M1 cal + água fria
	0,4795g
	M2 cal + água quente
	0,5365g
	T quente
	85ºC
	T fria
	26ºC
	T final
	58ºC
Tabela 1. Resultados das medidas
	-
	EXPERIMENTO
	M1 água fria
	0,2315g
	M2 água quente
	0,2725g
	∆ fria
	32ºC
	∆T quente
	-27ºC
	Q quente
	7,3575J
	Q fria
	7,408J
	Q quente + Q fria
	14,7655J
Tabela 2. Resultados calculados
10. CONCLUSÃO
Em face do exposto nota-se que calor e temperatura são distintos, onde calor está relacionado com energia e temperatura à agitação de moléculas. Conclui-se com o experimento que a água em um recipiente adiabático, que impossibilita a troca de energia, a temperatura permanece inerte, porém em contato com uma temperatura distinta os corpos em alguns instantes iram igualar suas temperaturas e é válido também ressaltar que a massa dos corpos pode interferir nesse processo de troca de calor;
11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Toda Matéria; Física - Conteúdos Escolares. "Calorimetria". Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/calorimetria/> Acesso em: 18/11/2017 às 00:40h
[2] A Enciclopédia Livre; “Calorimetria” Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Calorimetria > Acesso em: 18/11/2017 às 01:02h
 [3] SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Calorimetria I"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetria-i.htm> Disponível em:< > 18/11/2017 às 01:44h
[4] Disponível em: < Acesso em: 18/11/2017 às 00:h
[5] HALLIDAY, D. RESNICK, R. e KRANE, K.S. Física 2. Rio de Janeiro, LTC, 1996