Relatório de Física Prática 9 Calor Específico

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 OBJETIVOS 
 Esta prática tem dois principais objetivos: Determinar a capacidade térmica 
de um calorímetro e, em seguida, determinar o calor específico de vários sólidos, para 
que assim possam ser constatados os conhecimentos teóricos da calorimetria, que envolve 
os conceitos de calor, transferências de calor, equilíbrio, calor específico, etc. 
 
MATERIAL 
 Calorímetro; 
 Água; 
 Amostras de ferro, alumínio e latão; 
 Balança digital; 
 Termômetros (um analógico e um digital); 
 Béquer de vidro de 250 ml; 
 Béquer de plástico de 100 ml; 
 Transformador 220 V/110 V; 
 Aquecedor elétrico 110 V (mergulhão); 
 Fogareiro elétrico. 
 
FUNDAMENTOS 
 O principal fundamento teórico a ser trabalhado nesta prática é o de calor 
específico. A definição de calor específico é de que se trata da quantidade de energia 
necessária para aumentar em 1ºC a temperatura de uma substância com massa de 1g. Isso 
significa que, por exemplo, quanto maior o calor específico de um objeto, mais energia 
será necessária para aquecê-lo. Logo, podemos observar este conceito no nosso dia-a-dia 
com o clássico exemplo da praia, onde durante o dia a areia e o mar recebem a mesma 
quantidade de energia do sol, mas a areia se aquece mais rapidamente do que a água em 
virtude de seu menor calor específico. 
 O principal instrumento utilizado nesta prática é o calorímetro, e sua 
importância vem do fato de que proporciona um ambiente praticamente isolado 
termicamente, onde podem ser feitas misturas de substâncias com diferentes temperaturas 
sem que haja perda de calor para o ambiente, permitindo assim uma medição precisa das 
mudanças internas de temperatura. O calorímetro utilizado nesta prática é composto de 
um recipiente metálico de alumínio, protegido por outro recipiente, este de isopor, que é 
isolante térmico, que está protegido por outro recipiente, de plástico, e possui uma tampa 
plástica que possui um furo para que possa ser inserido o termômetro digital. 
 
 
 
 
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PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 O primeiro procedimento se divide em duas partes, e a primeira delas 
consiste em determinar o equivalente em água do calorímetro, ou seja, a massa de água 
que possui a mesma capacidade térmica do calorímetro, que é o que se deseja obter. Com 
este dado em mãos, a segunda parte do experimento seria feita, que é o cálculo dos calores 
específicos das amostras de ferro, alumínio e latão. 
Parte 1: Determinação da capacidade térmica do calorímetro. 
 Inicialmente, cada equipe mediu uma massa de 80 g de água à temperatura 
ambiente, com o uso da proveta, e a colocou no calorímetro. A temperatura da água foi 
medida com o termômetro digital. No béquer de vidro, foram colocadas mais de 200 ml 
de água, para que esta fosse aquecida utilizando-se o aquecedor elétrico, que foi ligado 
ao transformador de 220 para 110 V. A água foi aquecida até aproximadamente 60ºC, e 
então o aquecedor foi desligado. 100 ml da água quente foram transferidos para o béquer 
de plástico, onde sua temperatura foi medida e anotada. 
 Depois disso, a água do béquer foi transferida para o calorímetro, onde 
misturou-se às 80g de agua à temperatura ambiente postas anteriormente. O calorímetro 
foi tampado, e com o uso do termômetro digital, foi feita a mistura das amostras. Após 
um período de espera de 2 minutos, a temperatura final da água no calorímetro foi medida 
e anotada. Assim utilizando o princípio de conservação da energia, obtemos a seguinte 
equação: 
Q cedido pela água + Q recebido pela água + Q recebido pelo calorímetro = 0, e a partir 
dela obtemos a equação: 
mc0(te – T) + m’c0(te – T) + C(te – t0) = 0 
 Segue abaixo a tabela com os dados coletados: 
m = massa de água quente 100 g 
m’ = massa de água fria 80 g 
c0 = calor específico da água 1 cal/gºC 
T = temperatura da água quente 58,7 ºC 
t0 = temperatura da água fria 26,7 ºC 
te = temperatura final de equilíbrio 42,5 ºC 
C = capacidade calorífica do calorímetro 22,53 cal/ºC 
 
Parte 2: Determinação do calor específico de várias substâncias 
 Após obter-se o equivalente em água, pode-se calcular o calor específico das 
substâncias desejadas a partir da seguinte equação: 
Q cedido pelo corpo aquecido + Q ganho pela água e pelo calorímetro = 0, e obtém-se: 
mc(te – T) + c0(m’ + m0) (te – t0) = 0, assim: 
c=c0( m’ + m0)(te – t0)/M(T – te), onde: 
 
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 m’ = massa de água no calorímetro; 
 m0 = massa equivalente em água, do calorímetro (numericamente igual ao C da 
fórmula da parte 1); 
 M = massa da substância em teste; 
 c0 = calor específico da água; 
 t0 = temperatura da água fria; 
 te = temperatura final de equilíbrio; 
 T = temperatura inicial da substância em teste; 
 c = calor específico da substância em teste. 
 Assim, foi colocada no calorímetro uma massa de 200 g de água no 
calorímetro, à temperatura ambiente, que foi medida pelo termômetro e anotada. Depois, 
a primeira substância foi pesada e, em seguida, colocada em um recipiente com água 
fervendo, para que fosse aquecida. Após alguns minutos, a temperatura da água foi 
medida e o corpo foi retirado rapidamente e colocado no calorímetro. Feito isso, esperou-
se cerca de três minutos, até que o sistema no calorímetro entrasse em equilíbrio, mexendo 
a água com o auxílio do termômetro. Por fim, a temperatura do equilíbrio foi medida e 
usada para calcular o calor específico da substância. Depois, o calorímetro foi lavado em 
água da torneira, para que sua temperatura retornasse à ambiente. O procedimento foi 
repetido para as outras duas substâncias, e os resultados seguem na tabela abaixo: 
MATERIAL M (g) m’ (g) m0 (g) T(ºC) t0(ºC) te(ºC) c (cal/gºC) 
Ferro 115,71 200 22,53 81,2 27,4 30,9 0,134 
Alumínio 53,41 200 22,53 84,7 28,0 31,1 0,241 
Latão 106,27 200 22,53 77,2 27,9 30,4 0,111 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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QUESTIONÁRIO 
1. Lembrando que o calor específico da água é maior que o da areia, explique 
por que as brisas marítimas sopram, durante o dia, do mar para a terra, e, à 
noite, em sentido contrário. Discuta a influência destes fatos sobre o clima 
das regiões à beira-mar. 
 Durante o dia, a areia se aquece mais e mais rapidamente do que a água, 
devido ao seu menor calor específico. Desta forma, a camada de ar sobre a areia também 
se aquece e sobe, devido sua menor densidade. Enquanto isso, a camada de ar sobre a 
água mantém uma temperatura menor e, com isso, uma densidade maior, o que faz com 
que ela “desça” e ocupe o lugar da camada da praia, que sobe para camadas mais altas. Já 
durante a noite, ocorre o contrário: o ar sobre a areia se resfria com mais rapidez, do que 
o que está sobre o mar, que faz com que a brisa sopre no sentido terra-mar. Logo, em 
regiões próximas ao litoral, o ar mantém uma umidade regular, ocorrem muitas brisas e, 
devido à proximidade do mar, possuem uma amplitude térmica baixa, já que a água 
dificulta mudanças bruscas de temperatura. 
 
2. O calor pode ser absorvido por uma substância sem que esta mude sua 
temperatura? 
 Sim, quando uma substância chega em um ponto de fusão ou ebulição, o 
calor absorvido para de atuar para mudar a temperatura e começa a provocar a mudança 
de estado da mesma, esse é o chamado calor latente. 
 
3. Quando um objeto quente esquenta um frio, suas mudanças de temperatura 
são iguais em magnitude? Dê exemplo extraído desta prática. 
 Não, pois a mudança de temperatura depende da massa, da quantidade de 
calor e do calor específico do material. Por exemplo, no experimento de cálculo do calor 
específico do ferro, apesar deste estar com uma temperatura alta, a temperatura da águasó subiu 3,5ºC. 
 
4. Dois sólidos de massas diferentes, a uma mesma temperatura, recebem iguais 
quantidades de calor e sofrem a mesma variação de temperatura. Que 
relação há entre seus calores específicos? 
 Para que esta situação ocorra, é necessário que o calor específico do sólido 
de massa menor seja maior do que o do de massa maior, pois na equação do calor 
específico (Q=mcΔT), essas duas grandezas são inversamente proporcionais, 
considerando variação de temperatura e quantidade de calor constantes. 
 
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5. Um calorímetro contém 60 ml de água a temperatura ambiente, 25ºC. 
Adiciona-se 100 ml de água 35ºC ao calorímetro. Após alguns minutos a 
temperatura estabiliza-se em 29ºC. Determine: 
a) A capacidade térmica do calorímetro. 
b) A quantidade de calor absorvida pelo calorímetro. 
c) A quantidade de calor absorvida pela água existente previamente no 
calorímetro. 
d) A quantidade de calor cedida pela água quente adicionada ao 
calorímetro. 
 
a) Utilizando a mesma equação da parte 1 do procedimento temos que: 
mc0(te – T) + m’c0(te – t0) + C(te – t0) = 0 
100x1x(29 – 35) + 60x1x(29 – 25) + C(29 – 25) = 0 
-600 + 240 + 4C = 0 
C=360/4 
C=90 cal/gºC 
 
b) Partindo da mesma equação, temos: 
mc0(te – T) + m’c0(te – t0) + Q(absorvida pelo calorímetro) = 0 
100x1x(29 – 35) + 60x1x(29 – 25) + Q = 0 
-600 + 240 + C = 0 
C = 360 cal 
 
c) Pelo princípio de conservação da energia: 
mc0(te – T) + Q(recebido pela água fria) + C(te – t0) = 0 
-600 + Q + 360 = 0 
Q = 240 cal 
 
d) Pelo princípio de conservação da energia: 
Q(cedida pela água quente) + m’c0(te – t0) + C(te – t0) = 0 
Q + 240 + 360 = 0 
Q = -600 cal 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCLUSÃO 
 A partir desta prática, pôde-se observar como atuam as transferências de 
calor entre dois corpos em uma simulação de sistema fechado, que seria o 
calorímetro. Concluímos também como se calcula a capacidade térmica de um 
calorímetro e de diversas substâncias. Observou-se também que vários fatores 
podem alterar os resultados e distanciá-los de valores teóricos, como por exemplo: 
aparelhos mal calibrados, erros de medição por parte dos alunos, perda de calor 
ao manipular os objetos em um ambiente climatizado, tempo para que os sistemas 
entrassem em equilíbrio e até mesmo a profundidade no qual a temperatura da 
água era medida fazia diferença, uma vez que em um corpo líquido as trocas de 
calos seguem um processo de correntes de convecção. 
 Esta prática também nos proporcionou uma atenção para fenômenos do dia-
a-dia que envolvem trocas de calor e a importância do calor específico, como as 
brisas marítimas em regiões litorâneas. 
 
 
 
BIBLIOGRAFIA 
Livros 
DIAS, Nildo Loiola. Roteiro de aulas práticas de física. Fortaleza: Departamento 
de Física UFC, 2016 
 
Sites 
SILVA, Domiciano Correa Marques da. Calorímetro. Disponível em 
<http://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetro.htm>. Acesso em 09 de outubro 
de 2016. 
BISQUOLO, Paulo Augusto. Calorimetria: o estudo dos fenômenos de 
transferência de calor. Disponível em 
<http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/calorimetria-o-estudo-dos-
fenomenos-de-transferencia-de-calor.htm>. Acesso em 09 de outubro de 2016.