relatório calor específico física 2

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Universidade do Estado do Rio de Janeiro
 Centro de Tecnologia e Ciências
 Faculdade de Engenharia
 Relatório de Física Experimental II
 Calor Específico
 
 Prof. José Ricardo Campelo Arruda
 Novembro 2017
Indice
Introdução 
Objetivo 
Materiais utilizados
Procedimentos experimentais
Resultados
Questões
Conclusão
Referencias bibliográficas 
Introdução
A matéria pode emitir ou absorver calor. A emissão ou absorção de calor faz com que a temperatura de um objeto varie e essa variação de temperatura sofrida por um objeto que absorve certa quantidade de energia é denominada capacidade calorífica. Mais especificamente, a capacidade calorífica de um objeto é a quantidade de energia necessária para elevar a sua temperatura em 1ºC ou 1K. Para as substâncias puras, a capacidade calorífica é dada para uma quantidade específica de substância, geralmente, para 1 mol. O calor específico de uma substância é calculado por:
Onde, é o calor absorvido ou cedido, é a massa do corpo e a diferença de temperatura. 
O aparelho utilizado para medir o fluxo de calor é chamado calorímetro, que consiste em um recipiente fechado incapaz de trocar calor com o ambiente e com seu interior. Dentro de um calorímetro, os corpos colocados trocam calor até atingir o equilíbrio térmico. Como os corpos não trocam calor com o calorímetro e nem com o meio em que se encontram, toda a energia térmica passa de um corpo ao outro. Capacidade térmica e calor específico consistem em duas grandezas físicas semelhantes, porém que apresentam algumas diferenças. Capacidade térmica É a quantidade de calor que um corpo necessita receber ou ceder para que sua temperatura varie uma unidade, e podemos expressar a mesma por:
Onde m é a massa do corpo e c é o calor específico.
	Se considerarmos que o calorímetro tem isolamento térmico perfeito, então as diferenças de temperatura se devem somente às transformações termodinâmicas ocorridas dentro do calorímetro. O aumento ou a diminuição da temperatura se deve ao calor consumido ou desprendido da reação. . Se amostras de uma mesma substância, mas de temperaturas diferentes são adicionadas ao calorímetro, a diferença de temperatura se deve ao processo de equilíbrio térmico que ocorre entre as amostras. Desta forma, através de relações entre valores de massa, temperatura e calor específico, pode-se determinar valores de capacidade calorífica.
Objetivo:
Determinar experimentalmente o calor específico de uma substância. 
Materiais utilizados:
	Quantidade
	Descrição:
	01
	Calorímetro
	01
	Termômetro
	01
	Bécher
	01
	Corpo de prova
	01
	Resistência elétrica 
	-
	Água
	01
	Linha
	01
	Balança
Esquema experimental:
 
 (Figura 1: Calorímetro com termômetro) (Figura 2: Água entrando em ebulição com o auxilio da resistência elétrica) 
Procedimentos experimentais: 
Com a utilização da balança digital, determinou a massa do corpo de prova escolhido e a massa do béquer vazio. Em seguida, colocou se 250 g de água no béquer e aferiu-se esta nova massa. Esta quantidade de água foi transportada para o calorímetro. Em seguida foi aguardado o equilíbrio térmico entre eles. Após, com a utilização do termômetro mediu-se a temperatura inicial (T0). O corpo de prova foi imerso no béquer numa pequena quantidade de água e com a utilização do aquecedor elétrico elevou-se a temperatura da água até esta entrar em ebulição (TE). Desta forma, considerou-se que o corpo de prova alcançou o equilíbrio térmico com a água em ebulição. Retirou-se o corpo de prova do bécher colocando-o imediatamente no calorímetro. Foi aguardado o novo equilíbrio térmico e, em seguida aferiu-se a nova temperatura (Tf) do sistema. Com os dados obtidos nesta atividade foi determinado o calor especifico da substância que constitui o corpo de prova escolhido. O resultado deste cálculo foi confrontado com o valor de diversos materiais tabelados de acordo com o seu calor específico. Desta forma concluiu-se que corpo de prova utilizado no experimento é composto do material cujo calor específico mais se aproxime do valor determinado no experimento. Em seguida, calculou-se o erro percentual dentre o valor obtido e o valor tabelado.
 
 (Figura 3: material utilizado ) (Figura 4: representação do corpo de prova)
Com os dados obtidos, determinou-se o calor especifico do corpo de prova e o erro percentual utilizando a seguinte equação:
Onde:
Calor especifico do corpo de prova , em (J⁄(kg.K)).
 Diferença entre a massa do béquer vazio e o béquer com 250g de água, em (kg).
 Calor específico da água, em (J/Kg . K)
Variação entre a temperatura do sistema e a inicial, em (K).
Variação entre a temperatura do sistema e a de ebulição da água, em (K).
 Massa do corpo de prova, em (kg).
C: Capacidade térmica do Calorímetro (calculado na experiência anterior), em (J/K).
Observação: De posse do valor específico da capacidade térmica do calorímetro obtido na experiência anterior (250g de água fria em 100g de água quente)pode-se determinar o calor específico de uma dada substancia usando-se o princípio das trocas de calor.
Calculo do erro percentual:
Onde:
Calor especifico do corpo teórico, em (J ⁄(kg.K)).
Calor especifico do corpo de prova , em (J ⁄(kg.K)).
Resultados
- Dados experimentais 
Massa do Bécher (kg): kg
Massa do Bécher + :kg
: 4186 J/kg . K
Massa do corpo de prova (kg): kg
T0 (ºC): 24,4ºC
TE (ºC): 99,3ºC
TS (ºC): 27,4ºC
- Com a massa do Bécher e com a massa do sistema (Massa do Bécher + ), é possível encontrar o valor de :
 = (Massa do Bécher + ) - Massa do Bécher
 = -
 = kg
	- Com a temperatura final e com a temperatura inicial dos sistemas, é possível encontrar a variação de temperatura para os mesmos:
:
= Tf - 
= 27,4 – 24,4
 = 3,0ºC = 3,0K
:
= Tf –TE
= 27,4 – 99,3
 =-72ºC = -72K
- Determinação do Calor Específico da substância que constitui o corpo de prova:
 = 536.09 J/Kg K
Após pesquisado o valor do calor específico de várias substâncias, nota-se que o que mais se aproxima do resultado experimental corresponde ao/o aço. Sendo este, igual a 500 J/kg.K.	Assim, calculou-se o erro Experimental da medida do calor específico obtido na prática:
Questões
Por que é necessário aguardar o equilíbrio térmico antes de determinar as temperaturas?
R:. O equilíbrio térmico é o estado em que se igualam as temperaturas de dois corpos, as quais, em suas condições iniciais apresentavam diferentes temperaturas, com isso, é necessário aguardar a fazer a troca de calor para só depois de o equilíbrio térmico medir as temperaturas em ambos os casos.
Por que colocamos o corpo de prova na água e esquentamos até que a água entre em ebulição?
R.: Para que pudéssemos garantir que o corpo de prova seria aquecido de modo uniforme e para ajudar na medição de sua temperatura, que será a mesma da água.
Por que é necessário isolar o sistema para medir as temperaturas?
R.: Para que não ocorram trocas de calor entre o interior e o ambiente externo.
Quais as principais fontes de erro do experimento?
R.: O calorímetro utilizado no experimento apenas desacelerava a troca de calor entre o meio interno e externo, pois possui um a baixa capacidade térmica, o que não o torna um calorímetro ideal, onde a troca de calor no interior-exterior é nula.
Conclusão
A partir deste, foi possível concluir que a afirmativa de que o calorse transfere espontaneamente de um corpo para outro é verdadeira e que quando colocamos dois corpos em contato e os isolamos termicamente do ambiente, passado algum tempo, eles entram em equilíbrio térmico. O calorímetro facilitou o contato térmico entre os corpos e dificultou trocas de calor com o meio. Desta forma, os resultados obtidos estiveram mais próximos do esperado. A partir dos cálculos realizados e de uma pesquisa, foi possível determinar o material do corpo de prova utilizado. A comparação (do valor tabelado e o valor calculado) apresentou uma taxa de erro considerada baixa (6,7%) que ocorreu devido à imprecisão dos materiais utilizados e do manuseio dos mesmos pelo operador além do calorímetro possuir baixa capacidade térmica como foi mencionado anteriormente na questão 4.
Referências Bibliográficas:
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: Mecânica. Vol2-8ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008;