fisica capacidade termica.

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia
Campus Porto Seguro
Determinação do calor específico do calorímetro
Aluna: 
Jasmin Sento-Sé Neiva
Porto Seguro
30 de novembro 2017
30 de novembro 2017
Determinação da capacidade térmica do calorímetro
Aluna: 
Jasmin Sento-Sé Neiva
Relatório apresentado como requisito parcial para a aprovação na disciplina de Física Experimental ӏӀ do curso Licenciatura em Química do Instituto Federal da Bahia campus Porto Seguro.
Prof. Danilo Pedreira
Porto Seguro
30 de novembro 2017
SUMÁRIO
 						Pág.
	1.
	INTRUDUCÃO..................................................................................................
	4
	2.
	FUNDAMENTACÃO TEÓRICA...........................................................................
	4
	3.
	PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS.................................................................
	6
	4.
	RESULTADOS E DISCUSSÃO.............................................................................
	6
	5.
	CONCLUSÕES..................................................................................................
	7
	6.
	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................
	8
1. INTRODUÇÃO
Calorimetria é um segmento da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor, que por sua vez, pode ser definido como uma forma de energia em transito sempre no sentido de um corpo mais quente para outro corpo mais frio. Outro conceito importante na calorimetria é a capacidade térmica que determina a quantidade de calor que um corpo precisa receber para alterar sua temperatura em uma unidade, essa medida varia de acordo com o material, pois cada corpo se comporta de forma diferente ao receber energia. (1) 	
 No experimento realizado para a determinação da capacidade térmica, utilizou-se de um calorímetro que é uma tentativa de um sistema fechado com uma camada de isopor cuja finalidade é minimizar as trocas de calor com o meio externo. (2)
Os principais objetivos do experimento foram de verificar, como o equilíbrio térmico ocorre e determinar a capacidade térmica de calorímetros a partir da troca de calor entre duas amostras de uma mesma substância, no caso a água, utilizando o método das misturas. Espera-se através do experimento realizado, medir a capacidade térmica do calorímetro e compreender experimentalmente o equilíbrio térmico. 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Quando um corpo mais quente está em contato térmico com um corpo mais frio, um corpo mais quente transfere energia para o corpo mais frio em razão da diferença de temperatura entre os dois corpos (calor), essa transferência na forma de calor aumenta a temperatura do corpo que estava mais frio até que ambos entrem em equilíbrio térmico. A quantidade de calor (Q) necessária para aumentar a temperatura de uma amostra da substância é proporcional à variação da temperatura (Δt), à massa da amostra (m) e ao calor específico (c), como mostra a Equação 1 e também é proporcional à capacidade térmica (C) e à variação da temperatura (Δt) como mostra a Equação 2. (2)
 (1)
 (2)
No Sistema Internacional de Unidades (SI) as unidades de medida para a capacidade térmica e para o calor específico são respectivamente 1 J/oC e 1 J/(kg 0C), e as unidades usuais para estas medidas são 1 cal/oC e 1 cal/(g 0C) respectivamente. 
De acordo com a termodinâmica todos os sistemas tendem ao equilíbrio térmico, corpos de temperaturas diferentes tendem a atingir um valor constante, o corpo mais frio recebe energia do corpo mais quente na forma de calor. Nesse processo considera-se um sistema isolado em que a quantidade de energia ganha pela substância de menor energia (Q ganho) é a mesma perdida pela substância de maior energia (Q perdido), indicado na Equação 3 em que a quantidade de calor (Q) é dada pelas Equações 2 ou 3. (2)
 (3)
O mesmo princípio pode ser utilizado para trocas de calor envolvendo um maior número de elementos utilizando do princípio da igualdade das trocas de calor (Equação 4).
 (4)
A fim de avaliar e quantificar os erros laboratoriais usa-se medidas como a média aritmética (), indicada na Equação 5, para indicar a tendência central dos dados obtidos, sendo esse o valor mais provável, a variância (V) também quantifica erros buscando avaliar o quanto os dados estão dispersos da média aritmética usando a Equação 6. Além destes existem o desvio padrão (d) como mostra a Equação 7, também usa-se o desvio individual (di) para avaliar o desvio de um valor em relação ao valor mais provável, indicado na Equação 8, o desvio relativo (dr) como a razão entre o desvio padrão e o valor mais provável indicado na Equação 9, que por sua vez se multiplicado por cem demonstra o desvio percentual (dp) Equação 10, em porcentagem.
 (5)
 (6)
 (7)
 (8)
 (9)
 (10)
Onde:
X, X1, X2, X3, Xn: são os valores estudados.
n: número de valores estudados.
3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
 3.1 Materiais 
Nesse experimento foram utilizados os seguintes materiais e equipamentos: provetas (100 mL), um termômetro, um calorímetro de isopor, água da torneira em temperatura ambiente e também quente, jarra com água e aquecedor elétrico de água.
 3.2 Métodos 
Utilizando a proveta, mediu-se de início 50 mL de água da torneira que corresponde a 50 g de água. 
Colocou-se a água no calorímetro à temperatura ambiente. Anotou-se com o termômetro o valor da temperatura inicial da água (T1) e da massa de água à temperatura ambiente (m1).
Com o aquecedor, aqueceu-se água em uma jarra e retiraram-se diferentes volumes (utilizando a proveta para medir). Anotou-se o valor das temperaturas da água aquecida (T2) e da massa de água quente (m2).
Adicionou-se rapidamente a água aquecida à água dentro do calorímetro, tampou-o. Anotou-se o valor da temperatura do equilíbrio térmico (Te).
Resfriou-se o recipiente de isopor, a proveta e o termômetro em água corrente, antes de introduzi-lo no calorímetro para cada uma das verificações com os volumes de água diferentes.
Repetiu-se cinco vezes o experimento.
Com os dados obtidos calcularam-se as capacidades térmicas dos calorímetros.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os dados encontrados em laboratório: valores das massas da água fria (m1) e quente (m2), as temperaturas iniciais da água fria (T1) e da água quente (T2) e a temperatura final em equilíbrio térmico (Te) permitiu calcular a capacidade térmica (C), utilizando o princípio das Equações 1, 2 e 4, já apresentadas. Dessa forma desenvolve-se a Equação 5 onde “c” representa o calor específico da água (1 cal/g.ºC).
 (4)
Tabela 1: Dados obtidos com o calorímetro.
	m 1 (g)
	m 2 (g)
	T 1 (° C)
	T 2 (° C)
	T F (°C)
	C (cal/g° C)
	50
	90
	27
	72
	55
	4,6
	50
	70
	29
	61
	47
	4,44
	50
	50
	29
	56
	42
	3,84
	50
	30
	28
	71
	45
	4,11
	50
	20
	27
	59
	36
	1,11
 
De acordo com a tabela 1, com os baixos valores de capacidade térmica, percebe-se que há pouca perda de calor do calorímetro para o meio visto que a capacidade calorífica {\displaystyle C}é a grandeza física que determina a relação entre a quantidade de calor fornecida a um corpo e a variação de temperaturaobservada neste de acordo com a Equação 2 já citada, os valores positivos encontrados indicam que se trata de um calorímetro simples pois participou das trocas de energia, porém eficiente pois a perda foi baixa.
Calcula-se as medidas de erros e dispersão através das Equações 5, 6, 7 e 8 para compor a Tabela 2.
Tabela 2: Medidas de erros e dispersão.
	Média Aritmética
	Variância
	Desvio Padrão
	Desvio Relativo
	Desvio Percentual
	3,62
	2,05
	1,43
	0,39
	39%
O desvio mostra ter havido pequenos erros aleatórios decorrentes de trocas de calor entre a água e o ambiente por problemas de vedação do calorímetro e mostra também que a capacidade térmica é uma característica do corpo, principalmente na ultima parte do experimento realizado com 20g de água quente provavelmente pelo baixo valor de seu peso, seu desvio individual é de -2,51 cal/g °C, alto para o valor médio de 3,62 cal/g °C.
5. CONCLUSÕES
Através da realização do experimento determinamos a capacidade térmica do calorímetro através do método de misturas, pôde-se verificar experimentalmente a capacidade térmica e o equilíbrio térmico. 
Pode ter havido pequenos erros devido a trocas de calor entre a água e o ambiente por problemas de vedação do calorímetro, mesmo assim, pode-se considerar que o experimento foi válido. 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA. Prática 1: Termoquímica. Roteiro de aula de Físico Química Experimental 1. São José dos Campos, SP. Disponível em: http://www1.univap.br/spilling/FQE1/FQE1_EXP1_Termoquimica.pdf Acesso em: 5 de Dezembro de 2017.
2. TIPLER, P.A.; MOSCA, G.; Física para cientistas e engenheiros: mecânica, oscilações e ondas, termodinâmica. Trad. Paulo Machado Mors. Vol. 1. 4ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013.
3. UNIVERSIDADE DO ESTADUAL DE LONDRINA. Medição e propagação de erros. Departamento de física, Laboratório integrado de física geral. Disponível em: http://www.esalq.usp.br/departamentos/leb/aulas/lce5702/medicao.pdf Acesso em: 5 de Dezembro de 2017.