Pre relatorio Capacidade Termica

Prévia do material em texto

Alessa Sales da Silveira
Luiza Valle de Oliveira 
Noemi Miranda Lamounier Costa
Thainá Oliveira Alves
Teorias e Cálculos sobre Capacidade Térmica e Calor Específico 
Pré-relatório
Lavras-MG
Fevereiro/2017
Resumo
O experimento a seguir tem como objetivo o ensinamento de como definir a capacidade térmica de um corpo, com o auxílio de um calorímetro. Na prática também será aprendido como determinar o calor específico de uma determinada peça metálica. 
Essas práticas são de extrema importância para um futuro engenheiro, pois, no caso da capacidade térmica, será possível calcular a quantidade de calor que um corpo precisa receber para alterar sua temperatura. Já com o calor específico pode-se descobrir a substância que constitui esse corpo.
Introdução
	No estudo sobre as transferências de calor percebe-se que uma das possíveis conseqüências seria a diferença de temperatura do corpo a ser estudado. 
Por exemplo, se forem considerados dois corpos com mesma massa, porém feitos de materiais diferentes. Percebe-se que para a mesma quantidade de energia fornecida aos corpos, ambos irão sofrer variações de temperatura diferentes. Desse modo, sabe-se que um terá a maior variação de temperatura que o outro. Para este corpo dizemos que ele é melhor condutor térmico.
O termo c (calor específico) representa a característica da matéria. Deve-se entender também que quanto menor este valor, maior será a variação de temperatura que o corpo sofrerá.
No caso da grandeza chamada de capacidade térmica ou capacidade calorífica (C), esta é uma característica do corpo. Assim, um pedaço de fio de cobre ou uma moeda feita de cobre (corpos feitos de cobre) podem ter a mesma capacidade térmica que uma borracha escolar ou um elástico de cabelo por exemplo. A capacidade térmica indica que corpos distintos podem possuir a mesma propriedade térmica no que diz respeito à variação de temperatura.
A capacidade térmica é constante para determinado corpo. Existem recipientes projetados especialmente para a realização de experimentos que envolvem troca de calor – os calorímetros. Para esses recipientes, a capacidade térmica costuma ser previamente determinada.
Sendo assim, a capacidade térmica é uma grandeza que depende da quantidade de calor recebida e da variação de temperatura sofrida por um corpo.
Na equação que será apresentada a seguir, observa-se que a capacidade térmica é equivalente ao produto da massa (m) com o calor específico (c) da matéria deste corpo, ou seja, uma moeda de cobre pode sofrer a mesma variação de temperatura que uma borracha escolar, mesmo os dois corpos possuindo diferentes massas.
Modelo Teórico
De acordo com o que foi visto anteriormente, quando dois ou mais corpos cedem ou absorvem quantidades iguais de calor, a variação de temperatura por eles sofrida é, em geral, diferente uma da outra. Essa relação dá origem ao conceito de capacidade calorífica (C) de um corpo. Se um corpo cede ou recebe uma quantidade de calor Q e sua temperatura sofre uma variação ΔT, a capacidade calorífica desse corpo é, por definição, a razão:
No SI, as unidades da capacidade calorífica são joule por Kelvin [J/K] ou joule por graus Celsius [J/°C], já que a variação de temperatura em Kelvin é igual a variação em Celsius. Entretanto, também é muito comum o uso da unidade [cal/ºC].
A capacidade calorífica de corpos constituídos da mesma substância é diretamente proporcional à massa (m) de cada corpo. Portanto, pode-se escrever:
Onde c é uma constante de proporcionalidade que depende da substância de que é constituído o corpo. Essa constante é, por definição, chamada de calor específico dessa substância.
O conceito de calor específico permite obter expressões mais abrangentes para a quantidade de calor, pois não é preciso se restringir mais a corpos determinados, e sim a substâncias. Assim, substituindo a relação  na expressão , tem-se a expressão:
Que permite determinar a quantidade de calor  absorvida pelo corpo de massa m, constituído por determinada substância de calor específico c quando sofre acréscimo de temperatura ΔT.
As unidades de calor específico no SI são, portanto, [J/kg.°C] ou [J/kg.K]. Entretanto, também é muito comum o uso da unidade [cal/g.ºC].
Procedimento Experimental
Parte 1: Obtenção da capacidade calorífica.
 	Nesta primeira parte do experimento serão utilizados 50 ml de água retirada de uma torneira. Deve-se medir sua massa e colocar no calorímetro. Em seguida, o sistema será agitado e então será medida a temperatura de equilíbrio. 
Logo após, medir a massa de 80 ml de água e aquecer até, aproximadamente, 60°C. Nesta parte, deve-se colocar a água aquecida no calorímetro, esperar o equilíbrio químico e medir a temperatura. O procedimento deverá ser repetido duas vezes. 
A partir do experimento, será possível obter a capacidade térmica do calorímetro. 
Parte 2: Obtenção do calor específico do alumínio.
 	Nesta prática, deve-se inicialmente determinar a massa do corpo de alumínio. Em seguida, colocar 150 ml de água em um béquer e aquecer até o momento da ebulição. 
 	Serão, então, coletados mais 100 ml de água da torneira e determinada a massa. Logo após, coloca-se a água no calorímetro e é medida a temperatura. Será posto o corpo de prova na água em ebulição, e para isso deve-se amarrar um cordão/linha no cilindro para facilitar na retirada do mesmo, aguardando o equilíbrio térmico entre a água e o corpo. 
 	Por fim, basta colocar o corpo de alumínio quente no calorímetro e esperar o equilíbrio térmico. Será necessário medir a temperatura de equilíbrio térmico e, a partir destes dados, obter o calor específico do alumínio. 
Referências Bibliográficas
[1] Paul G. Hewitt. Física Conceitual. Editora Bookman, 2002. ISBN 0-321-05202-1
[2] <http://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/fisica-calorimetria/>. (Último acesso em 08 de Fevereiro de 2017).
[3] <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABnmkAA/relatorio-capacidade-termica-calorimetro-calor-especifico-solido>. (Último acesso em 08 de Fevereiro de 2017).
[4] <https://pt.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico>. (Último acesso em 08 de Fevereiro de 2017).