Relatorio Calorimetria - lab de fisica II

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Experimento 5: Calorimetria
Laboratório de Física II
Introdução Teórica
A termodinâmica é o estudo da temperatura, do calor e das trocas de energia entre corpos. Dois corpos colocados em um recipiente isolado formam um sistema isolado, e se estiverem em temperaturas distintas, podem ocorrer trocas de energia. Diz-se que estão em contato térmico os corpos que podem trocar energia uns com os outros dessa maneira. Eventualmente, a temperatura de ambos irá se igualar, um cede calor e o outro o recebe. O equilíbrio térmico é a situação na qual dois corpos em contato térmico atingem a mesma temperatura deixando assim, de ter qualquer troca de energia. [1] [2]
Dessa forma, com a adição de um terceiro corpo ao sistema, é enunciada a Lei Zero da Termodinâmica: Se dois corpos estiverem em equilíbrio térmico com um terceiro corpo, o primeiro corpo estará em equilíbrio térmico com o segundo. Tal conclusão permite afirmar que corpos em equilíbrio térmico possuem a mesma temperatura. [2]
O calor é um mecanismo pelo qual a energia é transferida entre um sistema e seu ambiente devido à diferença de temperatura entre eles. É também a quantidade de energia Q transferida por esse mecanismo. [2]
A quantidade de energia térmica Q necessária para elevar a temperatura de uma substância é proporcional à variação de temperatura e à massa da substância:
Onde C é a capacidade térmica da substância (possui unidade em cal/°C), que se define com a energia térmica necessária para elevar em 1 grau a temperatura de uma dada substância, m é a massa da substância e é a variação de temperatura (). Isolando a capacidade térmica temos:
O calor específico c é a capacidade térmica por unidade de massa:
As unidades usuais do calor específico são J/kg. K e cal/g.°C.[1]
A calorimetria significa a “medida de calor” que ocorre durante a transferência de energia entre os corpos. O princípio básico é simples: quando ocorre troca de calor entre dois corpos isolados do meio ambiente, o calor perdido por um dos corpos deve ser igual ao calor ganho pelo outro corpo. Os recipientes que são capazes de isolar termicamente o sistema do meio ambiente são os calorímetros. [3]
O calor é uma energia que transita, portanto este princípio nada mais é do que uma consequência do princípio da conservação de energia. Considera-se como positivo todo calor que entra no corpo, e como negativo o calor que sai do corpo. Quando ocorre interação entre diversos corpos, a soma algébrica das quantidades de calor transferidas entre todos os corpos deve ser igual a zero.[3]
Existem dois tipos de calorímetro: o ideal e o real. O calorímetro ideal é aquele que não permite qualquer perda de energia térmica para o meio ambiente, e seu conteúdo pode ser considerado como um sistema isolado termicamente. Já um calorímetro real permite transferência de calor entre o sistema (calorímetro) e a vizinhança.
Objetivo
O objetivo geral do experimento foi o estudo da calorimetria. Como objetivos específicos, determinar a capacidade térmica do calorímetro e o calor específico do material a ser descoberto. 
 Procedimento Experimental
 Materiais utilizados
Balança de precisão (0,01 - Marte Slin);
Béquer 100mL (J. Prolab);
Calorímetro (Azeheb);
1 Cilindro de material desconhecido;
Ebulidor (ARNO);
Termômetro (Azeheb)(0,5);
Procedimento Experimental
O experimento foi dividido em duas partes: a primeira para determinação da capacidade térmica do calorímetro e a segunda para encontrar o calor específico do cilindro. 
Inicialmente pegou-se o calorímetro, que é um sistema revestido por três materiais diferentes: plástico, isopor e alumínio, respectivamente, e preencheu-se com aproximadamente 100mL de água em temperatura ambiente (medida com o auxilio de um termômetro). Pesou-se o sistema com tampa e reservou-se. Paralelamente, o ebulidor foi ligado para ferver a água, e após esta permanecer por 5 minutos em ebulição, foi medida sua temperatura com o auxilio de um termômetro.
Em seguida, a água fervente foi despejada no calorímetro, o sistema foi fechado e um termômetro foi inserido para vedar o sistema e medir a temperatura de equilíbrio. O sistema fechado foi pesado, e a temperatura de equilíbrio foi estabelecida quando o sistema permaneceu por mais de cinco minutos com a temperatura constante. Após isto, o sistema foi desmontado e o calorímetro resfriado para a segunda parte do experimento.
Para a determinação do calor específico, o calorímetro foi pesado com aproximadamente 100mL de água em temperatura ambiente. O cilindro de material desconhecido também foi pesado, uma vez que as massas seriam utilizadas para o cálculo. Com o ebulidor ligado, inseriu-se o cilindro e mediu-se a temperatura da água em que o mesmo estava contido. Após alguns minutos, ele foi colocado no calorímetro, respectivamente.
Quando o sistema formado pelo calorímetro com água em temperatura ambiente e o cilindro chegou a temperatura de equilíbrio, esta foi determinada e o sistema foi desmontado. Com os dados colhidos foi possível fazer cálculos e determinar de qual material era formado o cilindro. 
Resultados e Análise 
Partiu-se da Equação 4 para determinar a capacidade térmica do calorímetro. Ela foi substituída na Equação 2 para que fosse possível a determinação explícita de tal capacidade. Os valores foram substituídos e encontrou-se o resultado: 
A partir do resultado encontrado para a capacidade térmica do calorímetro, foi propagado o erro para C, uma vez que ele é um valor dependente de outras variáveis e durante a realização do experimento pode ter ocorrido erro de medição e leitura das mesmas. Realizando as devidas contas, tem-se a propagação do erro e seu respectivo valor: 
Com o resultado do desvio da capacidade térmica, é possível determinar um valor mais aproximado de C, que é dado por: 
A segunda parte do experimento tinha como objetivo a determinação do calor específico dos cilindros utilizados e posteriormente a determinação do material de que é feito tal cilindro. Para isso, partiu-se da Equação 1 e 4, e chegou-se na equação 3 que possibilitou o resultado: 
Da mesma forma que a capacidade térmica, o calor específico também é dependente de outras variáveis, e por isso seu erro também deve ser propagado: 
 
Assim;
Através disso, comparou-se esse valor com a literatura como podemos observar na tabela abaixo e obtiveram-se resultados aproximados do calor específico dos materiais:
	
 Conclusão
Bibliografia
[1] EISBERG, R. M.; Física: fundamentos e aplicações; Ed Santuário; V.2; p. 157-165, 1982. 
[2] NUSSENZVEIG, H. M.; Curso de física básica; 3 Ed.; Edgard Blücher Ltda, V.2, p. 497, 1981.
[3] SERWAY, R. A.; Princípios de física: movimento ondulatório e termodinâmica; 1 reimp. d a 1. Ed; Thompson Learning Edições, V. 2, p. 270-274, 2006.
[4]TIPLER, P.; Física para cientistas e engenheiros: Gravitação, Ondas e Termodinâmica; 3 Ed.; Editora S.A., V.2, p. 187-189, 1995.