CALORÍMETRO RELATÓRIO

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
ENGENHARIA TÊXTIL 
 
 
 
ANA LIVIA RIBEIRO GOUVEIA 
DANIEL DE FREITAS SILVA 
MARIA EMANUELLE DA SILVA 
 
 
 
 
O CALORÍMETRO 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE FÍSICA GERAL II 
 
 
 
 
Apucarana, PR 
2017 
ANA LIVIA RIBEIRO GOUVEIA 
DANIEL DE FREITAS SILVA 
MARIA EMANUELLE DA SILVA 
 
 
 
 
 
O CALORÍMETRO 
 
 
 
 
Relatório apresentado à docente do 
curso de graduação em Engenharia 
Têxtil da Universidade Tecnológica 
Federal do Paraná como requisito para 
obtenção da nota parcial da disciplina de 
Física Geral II. 
Profª. Edenize Sodre 
 
 
 
 
Apucarana, PR 
2017 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 4 
3. OBJETIVO ................................................................................................... 6 
3. MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................... 7 
3.1. MATERIAIS ........................................................................................... 7 
3.2. MÉTODOS ............................................................................................ 7 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................. 9 
5. CONCLUSÃO ............................................................................................ 11 
6. REFERÊNCIAS ......................................................................................... 12 
 
 
4 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O estudo do calor é um dos seguimentos da física, denominado 
termologia, que analisa as ocorrências e características do calor, ou seja, a 
transferência de calor. E essa transferência pode ser através de convecção, 
radiação ou condução. A termodinâmica investiga as relações de calor e as 
trocas realizadas com meio físico, além do trabalho, quando existe interação com 
meio externo. Estudando também, a variação da temperatura, da pressão e do 
volume que influenciam no sistema. 
O calor pode ser caracterizado como o fluxo de energia de um objeto para 
outro devido a uma diferença de temperatura, podendo ser medido através de 
termômetros, entre outros aparelhos medidores. Esse calor se dá através da 
energia térmica em movimento, ou seja, a energia cinética proveniente da 
movimentação dos átomos ou moléculas. 
Todo material ou substância possui diferentes capacidades de 
armazenamento de energia interna, portanto, cada material requer uma 
quantidade de calor para elevar a temperatura à uma determinada temperatura. 
E através da água, pôde ser determinar com maior facilidade, essa quantidade 
de calor, a partir deste calor, defini-lo para outros materiais. Por exemplo, uma 
grama de água requer uma caloria de energia para que sua temperatura se eleve 
a um grau Celsius, conclui-se então, que a água possui capacidade térmica 
específica (calor específico) de 1 ௖௔௟
௚℃షభ
. 
O calor específico é definido como a quantidade de calor necessária para 
alterar a temperatura de uma unidade de massa da mesma em um grau. O calor 
específico é descrito como: 
 
𝑐 = ∆ொ
௠∆்
 (1) 
 
 
 
5 
 
Se há equilíbrio térmico de um sistema com duas substâncias ou materiais 
diferentes, pode se dizer que a variação de calor (energia) do sistema resultante 
é igual a zero. Obtido através da equação: 
 
∆𝑄 = 0 (2) 
 
𝑐ଵ ∙ 𝑚ଵ ∙ ∆𝑇 − 𝑐ଶ ∙ 𝑚ଷ ∙ ∆𝑇 = 0 
 
 
 
6 
 
 
2. OBJETIVO 
 
Este relatório consiste em estudar as propriedades de um calorímetro, 
utilizado para medir o calor envolvido na mudança de estado de um sistema. E 
através do experimento, identificar as trocas de calor envolvidas no processo de 
calorimetria, conhecer o equivalente em água de um calorímetro através de 
fórmulas, e por fim, determinar capacidade térmica mássica de corpos sólidos. 
 
 
7 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1. MATERIAIS 
 Calorímetro de água com duplo vaso; 
 Trocador de calor, 127V; 
 Copo Béquer de 250 ml; 
 Proveta de 50 ml; 
 Água destilada; 
 Corpo de prova em aço, com cordão; 
 Corpo de prova em alumínio, com fio de poliamida; 
 Corpo de prova em cobre, com fio de poliamida; 
 Corpo de prova em latão, com fio de poliamida; 
 Balança/dinamômetro tubular (0 a 2N). 
 
3.2. MÉTODOS 
 
 Executou-se a montagem do calorímetro de acordo com os passos 
apresentados. Utilizando a proveta, colocou-se 50 ml de água à temperatura 
ambiente no calorímetro, mediu-se a temperatura, e determinou-se a massa de 
água no calorímetro (Considerou-se que 1 ml de água corresponde a 1 grama). 
Em seguida, colocou-se 100 ml de água no copo béquer e aqueceu-se a 
água utilizando o trocador de calor. Após o aquecimento, retirou-se o copo 
béquer do trocador. Aguardou-se alguns segundos para ocorrer o equilíbrio 
térmico e mediu-se a temperatura, logo após, determinou-se a massa de água 
quente. 
Logo após, transferiu-se a água quente para o calorímetro e rapidamente, 
tampou-se o conjunto. Utilizou-se, lentamente, o agitador para misturar a água 
quente e a água do calorímetro. Aguardou-se alguns segundos para o sistema 
entrar em equilíbrio térmico e mediu-se a temperatura final. Determinou-se o 
equivalente em água do calorímetro. 
Finalizando, retirou-se a água do calorímetro, secou-se e aguardou-se 
alguns instantes para que ele entrasse em equilíbrio térmico com o ambiente. 
Refez-se os procedimentos para determinar o equivalente em água do 
calorímetro mais quatro vezes. 
Por fim, calculou-se o valor médio do equivalente em água deste 
calorímetro. 
Dando continuidade ao experimento, colocou-se 100 ml de água, à temperatura 
ambiente, no interior do calorímetro. Tampou-se o calorímetro e mediu-se a 
temperatura da água, assim, determinou-se a massa de água no interior do 
calorímetro. 
 
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Mediu-se a massa do corpo de prova em alumínio e aqueceu-se em um copo 
béquer, com 150 ml de água, o corpo de prova, até a água entrar em ebulição. 
Aguardou-se alguns instantes até o sistema entrar em equilíbrio térmico e mediu-
se a temperatura do corpo de prova. 
Depois, transferiu-se o corpo de prova para o calorímetro e tampou-se ele 
imediatamente. Utilizou-se o agitador para acelerar o processo de equilíbrio 
térmico e logo em seguida, mediu-se a temperatura final. 
Sabendo-se a relação de troca de calor, determinou-se o calor específico do 
corpo de prova. Por fim, repetiu-se o procedimento para determinação do calor 
específico dos corpos de prova de cobre, latão e aço. 
 
 
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4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Temperatura de 50 ml de água à temperatura ambiente no calorímetro T₁ 
= 22⁰C e a massa m₁= 50g (considerando 1 ml da água a 1g). 
Após aquecida uma medida de 100 ml de água em um copo béquer 
utilizando um trocador de calor, foi obtida a temperatura da água quente T₂ = 
80⁰C e foi determinada a quantidade de massa m₂ = 100g. 
Em seguida, a água quente foi transferida para o calorímetro e após tempo 
suficiente para o equilíbrio térmico do sistema foi medida uma Tf = 59⁰C. 
Através da fórmula dada no roteiro, 
𝑚ₑ = ି௠₂(்௙ି்௜)ି௠₁(்௙ି )
(்௙ି்௜)
 (3) 
Pudemos obter o equivalente em água mₑ = 6,76 do calorímetro. 
A água foi retirada do calorímetro, o calorímetro foi seco e aguardamos 
tempo suficiente para o mesmo entrar em equilíbrio com o ambiente. O 
procedimento foi refeito mais quatro vezes para determinar o valor médio do 
equivalente em água do calorímetro. 
 
Quadro 1- Equivalente em água. 
Medidas T₁ (⁰C) m₁ (g) T₂ (⁰C) m₂ (g) Tf (⁰C) mₑ (g) 
1 22 50 80 100 59 6,76 
2 23 50 80 100 59 8,33 
3 23 50 79 100 59 5,55 
4 23 50 80 100 60 5,56 
5 23 50 80 100 60 4,17 
 
 O valor médio do equivalenteem água do calorímetro calculado foi mₑ = 
6,076 g. 
Para obtermos o calor específico do corpo de prova em alumínio, 
inicialmente colocamos 100 ml de água no interior do calorímetro e 
determinamos a temperatura da água T₁ = 25,5 ⁰C e a massa de água no interior 
do calorímetro m₁ = 100 g. Medimos a massa do corpo de prova em alumínio 
m₂ = 45,87 g e aquecemos um copo béquer com 150 ml de água com o corpo 
de prova dentro até entrar em ebulição. Aguardamos tempo suficiente para o 
sistema entrar em equilíbrio térmico e medimos a temperatura T₂ = 95⁰C. 
Transferimos o corpo de prova para o calorímetro e obtivemos a temperatura 
final Tf = 32⁰C. 
Através da relação de troca de calor, foi possível observar a relação: 
 
10 
 
𝑐₂ =
−𝑚ₑ𝑐ₐ(𝑇𝑓 − 𝑇₁) − 𝑚₁𝑐ₐ(𝑇𝑓 − 𝑇₁)
𝑚₂(𝑇𝑓 − 𝑇₂)
 
Sendo cₐ o calor específico da água. 
Obtivemos o calor específico médio do alumínio c₂ = 0,2405 cal/g⁰C. 
O procedimento foi repetido para a determinação do calor específico dos 
corpos de prova de latão e aço. 
 
Quadro 2- Calor específico dos corpos de prova (1º experimento) 
Corpo de 
prova 
T₁ 
(⁰C) 
m₁ 
(g) 
T₂ 
(⁰C) 
m₂ 
(g) 
Tf (⁰C) c₂ 
(cal/g⁰C) 
Cteórico 
(cal/g⁰C) 
Alumínio 25,5 100 95 45,87 32 0,2386 0,220 
Latão 28 100 96 93,78 33,5 0,0995 0,092 
Aço 25 100 92 97,86 31 0,1066 0,120 
 
Quadro 3- Calor específico dos corpos de prova (2º experimento) 
Corpo de 
prova 
T₁ 
(⁰C) 
m₁ 
(g) 
T₂ 
(⁰C) 
m₂ 
(g) 
Tf (⁰C) c₂ 
(cal/g⁰C) 
Cmédia 
(cal/g⁰C) 
Alumínio 25,5 100 94 45,87 32 0,2424 0,2405 
Latão 26 100 97 93,78 32 0,1044 0,1019 
Aço 25,5 100 95 97,86 32 0,1118 0,1092 
 
Através dos dados obtidos, fizemos uma média do c₂ de cada corpo de 
prova calculado, e a partir da média foi verificado o desvio do valor teórico. 
 
𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑑𝑜 𝑎𝑙𝑢𝑚í𝑛𝑖𝑜 =
(0,220) − (0,2405)
(0,220)
× 100 = 9,3% 
𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑑𝑜 𝑙𝑎𝑡ã𝑜 =
(0,092) − (0,1019)
(0,092)
× 100 = 10,8% 
𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑑𝑜 𝑎ç𝑜 = 
(0,120) − (0,1092)
(0,120)
× 100 = 9% 
 
 
 
 
11 
 
5. CONCLUSÃO 
 
Na primeira parte do experimento foi possível determinar a massa do 
calorímetro, já na segunda parte do experimento foi possível determinar o calor 
especifico do latão, alumínio e aço através da equação (2) e utilizando a massa 
do calorímetro encontrada. 
Os valores dos erros obtidos foram relativamente baixos, podendo se 
concluir que massa do calorímetro ficou bem próxima ao valor real. Colocando 
em prática o conteúdo teórico citado na introdução, de que um sistema quando 
atinge seu equilibro a quantidade de calor é igual a zero. E que, através de um 
calorímetro com água com sua massa determinada, é possível determinar o calor 
especifico de qualquer outro material, tendo em vista que calor especifico da 
água é conhecido. 
 
 
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6. REFERÊNCIAS 
 
CALORIMETRIA. Disponível em: 
<http://www.sofisica.com.br/conteudos/FormulasEDicas/formulas7.php> 
(Acesso em 28/11/2017). 
CALORÍMETRO. Disponível em: 
<http://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetro.htm> (Acesso em 28/11/2017). 
CALORÍMETRO E AS TROCAS DE CALOR. Disponível em: 
<http://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetro-as-trocas-calor.htm> (Acesso 
em 03/12/2017). 
O QUE É UM CALORÍMETRO? Disponível em: 
<http://alunosonline.uol.com.br/quimica/o-que-um-calorimetro.html> (Acesso em 
04/12/2017).