A DETERMINAÇÃO DO EQUIVALENTE EM ÁGUA DE UM CALORÍMETRO E DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DO FERRO

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALAGOAS CAMPUS PALMEIRA DOS ÍNDIOS
A DETERMINAÇÃO DO EQUIVALENTE EM ÁGUA DE UM CALORÍMETRO E A DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DO FERRO 
FÍSICA
PALMEIRA DOS ÍNDIOS, 2016.
ANA RANIELLY SANTOS DO NASCIMENTO
EVELLAYNE MARIA DE LIMA SILVA
512-A
A DETERMINAÇÃO DO EQUIVALENTE EM ÁGUA DE UM CALORÍMETRO E A DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DO FERRO 
FÍSICA
ORIENTADOR: RODRIGO RAPOSO
PALMEIRA DOS ÍNDIOS, 2016.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
Calorimetria é o estudo da troca de energia entre corpos, em sistemas fechados a energia transfere-se em forma de calor. Calor seria a energia em movimento, basicamente a transferência de um corpo para outro. Como os estudos do efeito do calor começaram antes de se saber que ele era uma forma de energia, criou-se uma unidade de medida a caloria(cal).
Calorímetros são aparelhos que permitem estudar os processos de transferência de energia térmica e as propriedades térmicas dos materiais. Um calorímetro ideal não permite qualquer perda de energia térmica para o ambiente e o seu conteúdo pode ser considerado como um sistema isolado termicamente. Um calorímetro real não tem capacidade térmica desprezível e há transferência de energia térmica entre o sistema (o calorímetro) e a vizinhança (o laboratório). 
Equilíbrio térmico é quando dois ou mais sistemas entre si atingem mesma temperatura. 
Sistemas físicos termicamente isolado é termicamente isolado quando não existe troca de calor entre seus componentes e o meio externo. Corpos com temperaturas diferentes dente a procurar o equilíbrio térmico, sendo assim o mais “quente” cede calor e o mais “frio” recebe calor.
A capacidade térmica ou capacidade calorífica C é quando um corpo recebe ou perde uma quantidade de calor Q sem mudar de fase. Q é uma grandeza física utilizada para determina a variação de temperatura de um corpo ao receber calor, ela resulta variação de temperatura e quantidade de calor recebida ou pelo produto da massa do corpo pelo calor específico. Sua fórmula é:
Q=C.∆Ɵ
Onde Q=quantidade de calor, C =capacidade térmica e ∆Ɵ= variação de temperatura. O valor de C não é constante, ela pode varia de acordo com a quantidade de massas usadas e a característica de cada corpo. As unidades para C podem ser cal/°C, Kcal/°C, cal/°F e etc.
O calor específico c é definido como a quantidade de energia necessária para que 1 g de uma substância sofra uma variação de temperatura, ele ao contrário da capacidade térmica não varia do valor encontrado. A fórmula para seu calculo é:
C=c.m
Onde C= capacidade térmica, c= calor específico e m= massa. Ou seja, a quantidade calor sensível cedida ou recebida, em função da temperatura, pode ser calculada por:
Q=C.∆Ɵ = c.m.∆Ɵ = Q= m.c.∆Ɵ
A partir dessa equação podemos perceber que a unidade de c pode ser cal/g °C, Kcal/g °C e etc.
Quando um corpo perde ou recebe calor pode ocorrer uma mudança no estado de agregação ou mudança de fase.
O calor sensível é o calor que, recebido ou cedido por um corpo, provoca nele uma variação de temperatura. Para calcular a quantidade de calor sensível que um corpo recebe (ou cede), usamos a definição de calor sensível:
c= Q/m.∆Ɵ U+2192.svg Q= m.c.∆Ɵ
Essa equação é denominada Equação Fundamental da Calometria, onde C= capacidade térmica, c= calor específico e m= massa.
A grandeza física relacionada a quantidade de calor que uma unidade de massa de determinada substância, cede ou recebe para mudar de fase, ou seja, sólido para líquido, líquido para gasoso e etc, é o chamado calor latente ou calor de transformação. Para uma substância passar do estado sólido para líquido, a quantidade de calor necessária Q é proporcional a massa m. Fórmula de calculo é:
Q=L.m
Onde Q=quantidade de calor, L= calor latente e m= massa. L vai depender da substância e pode ser chama de calor de fusão ou calor da vaporização.
OBJETIVOS:
	Ter competência de identificar as trocas de calor envolvidas no processo;
	Determinar o equivalente em água de um calorímetro;
	Determinar o calor específico do ferro.
MATERIAIS UTILIZADO:
	01 calorímetro de água com agitador;
	01 termômetro – 10°C a 1 10°C; 
	01 copo becker de 250 ml, com 100 ml de água destilada gelada;
	01 copo becker de 250 ml, com 200 ml de água destilada a temperatura ambiente (servirá de corpo de prova);
	01 copo becker de 250 ml;
	01 água quente numa garrafa térmica (para acelerar o experimento);
	01 tripé delta com haste (2) e sapatas;
	01 mufa dupla a 90 graus (3);
	01 pinça com cabo (4);
	01 corpo de prova de ferro com cordão para transporte e massa de 95,48 g.
	01 cronômetro;
	01 fonte térmica.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	A DETERMINAÇÃO DO EQUIVALENTE EM ÁGUA DE UM CALORÍMETRO
Experimento 1: Montagem
	Colocou-se no calorímetro 50 ml de água fria com temperatura em torno de 10°C abaixo da temperatura ambiente.
	Tampou-se o conjunto e introduziu-se o termômetro no calorímetro.
	Preparou-se num copo de becker vazio 50 ml de água morna com temperatura em torno de 10°C acima da temperatura ambiente.
	Mediu-se a temperatura inicial Θoaf do calorímetro com água fria.
	Mediu-se a temperatura Θ da água morna do copo.
	Derramou-se a água morna no calorímetro.
	Tampou-se o calorímetro.
	Introduziu-se o calorímetro pelo orifício da tampa.
	Agitou-se levemente e constantemente a mistura.
	Anotou-se a máxima temperatura de equilíbrio térmico entre o calorímetro e a mistura.
	Esvaziou-se o calorímetro e esse experimento foi realizado mais duas vezes.
	DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DO FERRO
Experimento 2: Montagem
	Colocou-se 100 ml de água a temperatura ambiente, no interior do calorímetro.
	Tampou-se o conjunto e introduziu-se o termômetro no calorímetro.
	Anotou-se a massa mfe do corpo de prova de ferro que foi utilizada.
	Colocou-se o corpo de prova no interior do copo becker com 100 ml de água destilada à temperatura ambiente.
	Aqueceu-se o conjunto até a ebulição.
	Após a ebulição, desligou-se o sistema de aquecimento.
	Aguardou-se 3 minutos, agitando levemente o corpo de prova no interior da água quente.
	Anotou-se a temperatura inicial do ferro.
	Anotou-se a temperatura ambiente ta (temperatura inicial do calorímetro com água).
	Transportando pelo fio, colocou-se o corpo de prova de ferro no interior do calorímetro.
	Tampou-se o calorímetro e introduziu-se o termômetro no orifício da tampa.
	Agitou-se levemente e constantemente a mistura.
	Anotou-se a máxima temperatura de equilíbrio térmico entre o calorímetro e a mistura.
Os dados obtidos foram utilizados para realização de cálculos, que serão apresentados mais adiante.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Experimento 1: Andamento das atividades.
5.2. Temperatura inicial do calorímetro com água fria.
Θoaf1 = 11°C.
Θoaf 2= 13,5°C.
Θoaf 3= 12°C.
5.3. Temperatura da água morna do copo.
Θoaq1= 36°C.
Θoaq2= 33°C.
Θoaq3= 33°C.
5.4. Temperatura de equilíbrio térmico entre o calorímetro e a mistura.
Θe1= 24 °C.
Θe2= 24°C.
Θe3= 23,5°C.
5.6. Determine o equivalente em água me do calorímetro:
	Equivalente em água (obtido com uma única medida):
me1= 42,3 g.
	Resultado da segunda medida:
me2= 38,09 g.
	Resultado da terceira medida:
me3= 40,9 g.
Equivalente em água deste calorímetro (média de três medida):
me= 40,43 g.
Experimento 2: Andamento das atividades.
6.2. Massa do corpo de prova de ferro, mfe= 95,48 g.
6.3. Temperatura inicial do ferro, Θofe= 82°C.
6.4. Temperatura ambiente ta (temperatura inicial do calorímetro com água), Θa= 24°C.
6.6. Temperatura de equilíbrio térmico do calorímetro, Θe= 27°C.
6.7. Determine o calor específico do ferro cfe:
cfe= 0,1142 cal/g°C.
Com a prática e a realização das atividades foi possível alcançar os objetivos desejados, dendo uma melhor compreensão sobre o assunto e assim facilitando
o aprendizado e a realização de atividades.
No primeiro experimento o equivalente em água do calorímetro foi determinada a partir da média da soma de três medidas me1, me2, me3, onde obtemos a me= 40,43 g. Os cálculos foram realizados a partir dos dados obtidos ao decorrer do experimento. Nos dados obtidos houve pequenas variações de uma para outro, sendo assim, os dados obtiveram valores aproximados
No segundo experimento determinou-se o calor específico do ferro por meio dos dados obtidos e do cálculo do calor específico, sendo o valor do cfe= 0,1142 cal/g°C. Podemos observar com base no calor específico do ferro que é aproximadamente 0,11 cal/g°C e o valor encontrado de cfe= 0,1142 cal/g°C, que o experimento foi realizado com sucesso.
REFERÊNCIAS
	https://goo.gl/c8M7VL 
	Villas, Newton; Helou, Ricardo; José, Gualter. Física 2 Termologia Ondulatória Óptica. 2° ed. São Paulo: Saraiva, 2013