RELATORIO 8 FISICA 2 mimacher 4

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
LUCAS FRASCARELLI RA:1835858 
GIULIA EMI OGIDO UEDA RA:1827707 
THAIS GABRIELLE MINICHELLO RA:1835882 
BRUNO MASCHIO DE OLIVEIRA RA:1835823 
MATHEUS JIMENEZ FALZETTA RA:1835874 
 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 2 
PRÁTICA Nº8 – CALOR LATENTE DE FUSÃO DO GELO 
 
 
 
 
 
 
 
CORNÉLIO PROCÓPIO 
10/11/2016 
 
Objetivo: 
 Calcular o calor latente do gelo através de um sistema físico que simula condições 
adiabáticas de trocas de calor. 
 
Materiais: 
 
Imagem 1: instrumentos utilizados no experimento. 
Materiais: 
1 e 6 - Calorímetro CIDEPE; 
2 - Agitador; 
3 - Termômetro; 
4 - Garra Metálica; 
5 - Copo plástico; 
7 - Reservatório de alumínio; 
8 - Fonte Térmica; 
9 - Tripé universal; 
- Balança digital; 
- Água; 
- Gelo; 
 
Métodos: 
Inicialmente, foi medida a massa do recipiente de alumínio que compõe o 
calorímetro CIDEPE. Em seguida foi adicionada ao recipiente de alumínio uma certa 
quantidade de água da torneira e foi medida a massa do conjunto, a massa de água foi 
obtida subtraindo a massa desse recipiente da massa total do conjunto. Logo após, o 
conjunto recipiente com água foi colocado para aquecer na fonte de calor, tendo 
cuidado para que a água não evaporasse ocasionando uma eventual perda de massa e 
o conjunto foi retirado da fonte ao atingir 74°C e inserido dentro do calorímetro CIDEPE. 
Concomitantemente a isso, mediu-se a massa de dois copos de plástico contendo gelo, 
em seguida retirou-se o gelo dos copos e adicionando-os ao sistema dentro do 
calorímetro e fechando-o. Mediu-se a massa dos copos plásticos para obter a massa 
exata de gelo. Com o agitador, homogeneizou-se o conteúdo do calorímetro após algum 
tempo de espera necessário para que toda a massa de gelo fundisse, ao final mediu-se 
a temperatura de equilíbrio do sistema. 
Fundamentação Teórica: 
 Para a realização desse experimento considerou-se que o sistema físico era 
adiabático, isto é, não realiza trocas de calor com o meio externo, sendo isolado 
termicamente do universo, embora isso seja impossível, é possível minimizar as perdas 
por condução térmica, em que a transferência e calor se dá pelo contato entre as 
partículas dos materiais, impedindo que o recipiente de alumínio do calorímetro toque 
o fundo da cuba de vidro, também é possível reduzir as perdas por irradiação térmica, 
que é a radiação eletromagnética que todos os corpos em qualquer temperatura 
emitem, pelo uso de materiais como o alumínio, a cuba de vidro cria um efeito estufa 
dentro do calorímetro o que também reduz perdas juntamente com ar que envolve o 
calorímetro uma vez que ele possui um baixa condutividade térmica e não absorve 
muita radiação devido ao seu baixo coeficiente de absorção eletromagnética. 
 Também se desprezou o calor recebido pelo gelo para elevar sua temperatura 
até 0°C uma vez que a obtenção desse dado seria complicada e o calor não afetaria de 
forma tão expressiva o cálculo final. 
 Quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato eles 
passam a interagir entre si até que atinjam o equilíbrio térmico, essa interação ocorrida 
é basicamente uma transferência de energia denominada fluxo de calor, a energia 
envolvida nesse processo de transferência é o calor. Sabendo que a quantidade de calor 
necessária para elevar a temperatura de um corpo de massa "𝑚" é diretamente 
proporcional a essa massa e é diretamente proporcional também a variação de 
temperatura desse corpo ∆𝑇 = 𝑇𝐹𝐼𝑁𝐴𝐿(𝑇𝐹) − 𝑇𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿(𝑇𝐼). A quantidade de calor 
depende também da natureza do material que é representada pela constante 
denominada calor específico sensível (𝑐). 
 Dessa forma tem-se a expressão para a quantidade de calor: 
𝑄 = 𝑐. 𝑚. ∆𝑇 (01) 
(02) 
(03) 
(04) 
Porém quando uma substância pura atinge uma temperatura de mudança de 
estado a uma determinada pressão toda energia que ela receber a partir desse momen- 
to será direcionado para mudança de estado e não para a elevação de sua temperatura, 
como é representado na figura 2, essa energia é denominada calor latente e poderá ser 
de fusão ou de vaporização, apresentando valores diferentes uma vez que são 
mudanças de estado diferentes. 
 
Figura 2. Gráfico de mudança de estado para substancia pura. 
Para derreter uma massa m de um material que tem um calor de fusão 𝐿𝑓 requer uma 
quantidade de calor Q dada pela equação (02). Esse processo é reversível, para congelar água 
líquida temos que remover calor e para derreter gelo temos que adicionar calor. O calor 
latente é diferente para materiais diferentes e varia um pouco com a pressão: 
𝑄 = ±𝑚. 𝐿𝑓 
Sabendo que o calor é uma energia em trânsito, ou seja, a soma dos calores 
perdidos e recebidos é igual a zero como na equação 02: 
∑ 𝑄 = 0 
𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 = 0 
Onde 𝑄1 é a quantidade de calor trocada pelo recipiente de alumínio, 𝑄2 a 
quantidade de calor trocada pela água quente, 𝑄3 quantidade de calor necessária para 
derreter gelo , 𝑄4 a quantidade de calor da água a 0
𝑜𝐶 logo após o gelo começar a 
derreter. 
 Massa (g) ± 0,1(g) 𝑇𝐼(°𝐶) ± 0,5 (°𝐶) 𝑇𝑓(°𝐶) ± 0,5 (°𝐶) 
1 84,6 74,0 50,0 
2 375,9 74,0 50,0 
3 77,1 0,0 50,0 
Tabela 01 de dados experimentais 
(05) 
(06) 
(07) 
(08) 
 Através da equação (04) pode-se encontrar a expressão para o calor latente de 
fusão do gelo (𝐿𝑓): 
𝑚1. 𝑐𝐴𝑙 . ∆𝑇1 + 𝑚2. 𝑐𝐻2𝑂 . ∆𝑇2 + 𝑚3. 𝐿𝑓 + 𝑚3. 𝑐𝐻2𝑂∆𝑇3 = 0 
 
𝐿𝑓 = − 
 𝑚1. 𝑐𝐴𝑙. ∆𝑇1 + 𝑚2. 𝑐𝐻2𝑂. ∆𝑇2 + 𝑚3. 𝑐𝐻2𝑂∆𝑇3
𝑚3
 
 
𝜎𝐿𝑓 = √(
𝜕𝐿𝑓
𝜕∆𝑇 
)
2
. (𝜎∆𝑇 )2 + (
𝜕𝐿𝑓
𝜕𝑚1
)
2
. (𝜎𝑚)2 + (
𝜕𝐿𝑓
𝜕𝑚2
)
2
. (𝜎𝑚)2 + ⋯
 
 
 √… + (
𝜕𝐿𝑓
𝜕𝑚3
)
2 
. (𝜎𝑚)2 + (
𝜕𝐿𝑓
𝜕∆𝑇3 
)
2
. (𝜎∆𝑇)2 
 
𝜎 = √(
−𝑚1. 𝑐𝐴𝑙 − 𝑚2. 𝑐𝐻2𝑂
𝑚3
)
2
. (𝜎𝑇)2 + (
−𝑐𝐴𝑙. ∆𝑇1 
𝑚3
)
2
. (𝜎𝑚)2 + (
−𝑐𝐻2𝑂. ∆𝑇2
𝑚3
)
2
. (𝜎𝑚)2 + 
√… + (
𝑚1. 𝑐𝐴𝑙 . ∆𝑇1 + 𝑚2. 𝑐𝐻2𝑂 . ∆𝑇2
(𝑚3)2
)
2
. (𝜎𝑚)2 + (−𝑐𝐻2𝑂)
2
. (𝜎𝑇)
 
 
 
Resultados obtidos: 
O valor calculado para o calor latente de fusão do gelo e seu respectivo erro propagado, 
considerando que o calor especifico do alumínio é igual a 0,22 cal/g°C e o da água é 1,00 
cal/g°C: 
𝐿𝑓 = (70,8 ± 3,2) 
𝑐𝑎𝑙
𝑔
 
Conclusão: 
 A partir do experimento realizado obteve-se o valor do calor latente de fusão do 
gelo como 70,8cal/g, relativamente discrepante do valor encontrado na literatura de 80 
cal/g, mesmo levando em consideração o erro obtido de ±3,2cal/g esse valor ainda é 
diferente sendo insatisfatório, essa diferença pode ter sido ocasionada por erros 
grosseiros dos operadores dos instrumentos de medição, por eventuais perdas de calor 
para o meio externo mesmo que minimizadas o sistema não é ideal, a calibragem dos 
instrumentos é outro fator que influencia o resultado podendo gerar erros sistemáticos. 
 Com esse experimento é possível visualizar na prática a ação do calor como uma 
energia em transito, que é transferida de um corpo com maior temperatura para um 
corpo de menor temperatura, e que a energia adicionada no sistema quando a 
substância está sua temperatura de fusão ou ebulição em uma determinada pressão 
apenas participa da mudança de estado, não altera sua temperatura.Para se obter mais precisão e um erro menor pode-se utilizar um sistema físico 
com menos perdas, instrumentos mais precisos e melhor calibrados. 
Referencias: 
SEARS, ZEMANSKY, YOUNG, FREEDMAN: '" Fisica Universitaria", Vol. II, 13ª edição.