relatorio 3 calor especifico v1.1editado

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS 
 
Relatório III
Calor Específico
Curso: Química
Turma: C01
Disciplina MAF 1930
	 
Goiânia
30/09/2017
Resumo
Experimento realizado para avaliar qualitativamente o calor específico de algumas substâncias. O calor específico é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa em gramas de uma substância em 1°C; conhecer o calor específico de uma substância é importante nos cálculos de transferência de calor para se ter uma ideia de quanta energia deve ser adicionada ou retirada durante um processo. O procedimento experimental consiste em medir a temperatura de algumas substâncias (solução salina 20%, óleo comestível, xarope de sacarose e água) que foram aquecidas em banho-maria durante cinco minutos. Observou-se que no final do procedimento a temperatura da solução salina era 71°C, do óleo comestível era 71°C, do xarope de sacarose era 72°C e da água destilada era 72°C; o calor específico teórico das quatro substâncias são, respectivamente, 0,94 , 0,47 , 0,96 e 1,00 . Assim, conclui-se que a água destilada necessita de maior quantidade de calor para variar sua temperatura. Através dos estudos feitos, podemos constatar que as falhas experimentais foram cruciais para os resultados a qual não entraram em concordância com a teoria, mas que apesar disto e com os estudos feitos da teoria e a análise a cerca dos erros experimentais pode-se ter a básica noção do que deveria ter acontecido com as amostras, levando a discussões positivas.
Objetivos
O objetivo da experiência realizada é avaliar qualitativamente o calor específico de algumas substâncias, por exemplo, água, soluções salinas, xarope de sacarose, óleo comestível.
Fundamentos Teóricos
	O calor específico ou capacidade calorífica específica é uma grandeza física que está relacionada com a quantidade de calor recebida e a sua variação térmica, ou seja, é a quantidade de calor necessária para que cada grama de uma substância sofra uma variação de temperatura correspondente a 1°C. Esta grandeza é única de cada substância, pois indica o comportamento desta substância quando exposta a uma fonte de calor [1]. O quadro 1 a seguir representa algumas substâncias e seus respectivos calores específicos.
Quadro 1: Calor específico teórico de algumas substâncias
	SUBSTÂNCIA
	CALOR ESPECÍFICO (cal g-1 °C-1)
	Água
	1,00
	Gelo
	0,50
	Alumínio
	0,21
	Areia
	0,20
	Vidro
	0,16
	Aço
	0,10
	Ouro
	0,03
Através da equação 1 podemos calcular a capacidade calorífica das substancias:
 (Equação 1)
onde, m é a massa do sistema, q é a quantidade de calor e ∆T é a variação da temperatura da massa m do sistema. O unidade de medida do calor específico é cal g-1 °C-1, podendo ter algumas variações também como por exemplo J g-1 °C-1 ou J kg-1 °C-1, levando em consideração que 1 cal corresponde a 4,186 J.[2]
	Com a equação 1, podemos observar que o calor especifico é inversamente proporcional à temperatura, ou seja, quanto maior for a variação de temperatura, menor será o calor especifico, o que leva a substância variar sua temperatura mais facilmente. Um exemplo disto é a água e a areia. A areia da praia em um dia de sol pode-se perceber que ela esquenta mais facilmente, pois tem o calor especifico mais baixo, enquanto que a água demora mais para esquentar, por causa do seu calor especifico ser mais alto.
	Uma unidade de massa frequentemente usada é o mol, definido como sendo o numero de gramas igual à massa molecular. Para a quantidade de substância determinada em mol, utilizamos o calor específico molar, cujo sua representação matemática é apresentada pela equação 2 a seguir:[1,2]
 (Equação 2)
onde, é a capacidade calorífica molar e n é o número de mols da substância. A unidade de medida do calor específico molar é cal mol-1 °C-1, podendo ter também variações como J mol-1 °C-1.[2]
	Alguns fatores podem influenciar no valor do calor específico. São eles: as forças intermoleculares e as impurezas. Em relação às forças intermoleculares, quanto maior for a força da ligação intermolecular da substância, maior será a energia necessária para o rompimento das ligações e efetiva transformações do material. Substancias que possuem ligações de hidrogênio em sua estrutura possuem elevado calor especifico. Já em relação as impurezas, presente em materiais diversos podem alterar o valor do calor específico das substancias.[1]
	O calor especifico depende de certos parâmetros do processo de adição de calor, tais como a pressão de trabalho e a variação de volume. Se a pressão for constante temos calor especifico a pressão constante. Se o volume for constante temos calor especifico a volume constante.[2]
	
Procedimento Experimental
Para iniciar a experiência, ligou-se o banho-maria para que o mesmo fosse aquecendo ate atingir determinada temperatura q seria em torno de 80°C a 85°C, onde seria averiguada através de um termômetro analógico, a qual utilizamos três termômetros sendo um apenas para averiguar a temperatura do banho-maria e os outros dois para a temperatura das amostras. Na figura 1 e figura 2 apresenta-se respectivamente o banho-maria e o termômetro utilizado durante todo o experimento.
Figura 1: Banho-maria utilizado durante o experimento para aquecer as amostras
Figura 2: Termômetro analógico utilizado durante o experimento.
Em seguida pesou-se cada uma das amostras separadamente, água destilada, xarope de sacarose, solução salina e óleo comestível, cada um em um béquer de 100 mL no intuito de alcançar a massa de 70g. Após a pesagem voltou-se à bancada onde o banho-maria já se aquecia. Enquanto esperava-se a temperatura do banho-maria estabilizar, foram medidas as temperaturas iniciais das amostras com os outros dois termômetros analógicos sendo, por enquanto apenas dois das amostras, as quais iriam primeiras ao banho-maria. Na figura 3 apresenta-se as amostras já pesadas e cada béquer separadamente.
Figura 3: Amostras já pesadas cada uma em seu béquer
Após o banho-maria estabilizar sua temperatura, colocaram-se as amostras, duas de cada vez, para aquecer no banho-maria com os termômetros sendo apoiados por um suporte universal com garra para que os mesmos fiquem bem posicionados nas amostras. Foram cronometrados cinco minutos de permanência das amostras no banho-maria, fazendo-se a leitura dos mesmos após o tempo certo. O processo se repetiu para as outras amostras, medindo sua temperatura inicial antes de entrar no banho-maria e sua temperatura final após os cinco minutos no banho-maria. 
Resultados Experimentais 
No quadro 1 a seguir contem os resultados experimentais obtidos através do experimento realizado em laboratório com base na observação da variação de temperatura obtida através da diferença da temperatura final pela temperatura inicial de cada uma das amostras:
	Amostra
	Peso (g)
	Banho-maria (°C)
	Tempo (min)
	Ti (°C)
	Tf (°C)
	∆T (°C)
	Água
	69,97
	77
	5:00
	24,0
	69,0
	45,0
	Xarope
	69,99
	77
	5:00
	30,0
	68,0
	38,0
	Solução Salina
	70,02
	77
	5:00
	23,5
	70,0
	46,5
	Óleo
	70,01
	77
	5:00
	25,0
	66,0
	41,0
Quadro 1: Valores obtidos através da realização do experimento
Através da equação 1 apresentada, verificamos que o calor específico é inversamente proporcional à variação de temperatura, ou seja, quanto maior a variação de temperatura menos o calor específico e vice-versa. Com base nos dados obtidos através do experimento, podemos observar que o xarope obteve a menos variação de temperatura, ocasionando o maior calor especifico das amostras analisadas, enquanto que a solução salina obteve a maior variação de temperatura, ocasionando assim, o menorcalor especifico. Com base nesses resultados podemos observar a seguinte escala, partindo do maior calor especifico para o menos calor especifico:
Entretanto, através dos estudos sobre a teoria e dos dados encontrados sobre os valores teóricos de calor especifico de cada uma das substâncias, podemos observar a discrepância dos valores teóricos com os valores obtidos no experimento. O quadro 2 apresenta os valores teóricos de cada substancia seguido da variação de temperatura das mesmas para serem analisadas.
	Amostra
	Calor Específico (teórico) ()
	∆T (°C) 
	ÁGUA DESTILADA
	1,000
	45
	XAROPE DE SACAROSE 20%
	0,301
	38
	SOLUÇÃO SALINA (20%)
	0,950
	46,5
	ÓLEO DE SOJA 
	0,470
	41
Quadro 2: Comparação de valores teóricos com os experimentais
Através dos valores teóricos, observou-se que a água possui o maior calor especifico entre as amostras, ou seja, deveria ter sua variação de temperatura menor, enquanto que o xarope de sacarose possui o menor calor especifico, por isso deveria apresentar a maior variação de temperatura, o que na prática não ocorreu. Comparando as escalas decrescentes dos valores teóricos com os experimentais, observe-se mais facilmente a discrepância nos resultados: 
Escala dos valores teóricos
Escala dos valores experimentais
Com esta comparação, observou-se que em todos os valores experimentais houve alteração em relação aos valores teóricos. Essa alteração pode se ter dado a partir dos erros ocorridos em laboratório durante a realização do experimento, tais como: erro de paralaxe, erro ocorrido durante a leitura do termômetro nas amostras; medição do tempo imprecisa; pesagem das amostras imprecisas; e considerado o erro primordial para o sucesso do experimento sendo o ar condicionado, onde uma vez ligado durante toda a aula ele tende a deixar todo o ambiente na temperatura determinado pelo aparelho, com isso, o banho-maria que deveria estar em uma temperatura de 80 – 85 °C encontrou-se a 77 °C, exatamente por causa do conflito entre o ar condicionado, que estava direcionado diretamente ao banho-maria sem nenhuma interferência, e o banho-maria que aquecia para alcançar a temperatura desejada, que por ser uma fronteira diatérmica, a troca de calor com o meio externo era inevitável.
Conclusões
O experimento não teve o resultado esperado, assim como pode ser constatado pela comparação entre os dados teóricos e experimentais. Os valores referentes aos calores específicos obtidos no trabalho experimental não foram condizentes com os teóricos, uma vez que, o calor especifico é inversamente proporcional a sua variação de temperatura, as variações observadas durante o experimento não condiz com o calor especifico encontrado na literatura. Algumas fontes de erro podem ter sido cruciais para o sucesso do experimento, como por exemplo, o fato do sistema de transferência de calor (banho-maria) ser diatérmico e o conflito entre ele e o ar condicionado ligado constantemente durante o experimento, o termômetro utilizado foi analógico contribuindo para um possível erro de paralaxe, assim como demais erros causados pelos operadores. Mesmo assim, através do experimento e aliando ele à teoria, pode-se ter uma noção do esperado pelo experimento, trazendo assim a discussões construtivas a cerca do mesmo.
Bibliografia
[1] JúNIOR, Joab Silas Da Silva. "O que é calor específico?"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-calor-especifico.htm>. Acesso em 06 de outubro de 2017.
[2] JÚNIOR, Adolfo Franco. Laboratório de Físico-Química; Teoria e Prática. 2ª Edição. Editora VIEIRA. 
[Apoio] ATKINS, P.W. Físico-Química, Vol.1 7ª Ed., LTC, Livros Técnicos e Científicos Editora, Rio de Janeiro, 2003.