Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL II PROFESSORA: EXPERIMENTO Nº 3 GRUPO: 1- _____________________ RA:____________ 2- _____________________ RA:____________ 3- _____________________ RA:____________ 4- _____________________ RA:____________ 5- _____________________ RA:____________ São Paulo, 2015 RESUMO Este relatório apresenta a descrição de um experimento sobre calorímetros realizado no laboratório de Física Experimental por dois alunos da disciplina CCE0478 - Física Experimental II no dia 13 de março de 2015, sob supervisão da professora do Centro Universitário Estácio Radial de São Paulo. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO................................................................................. 4 2. DESENVOLVIMENTO..................................................................... 5 2.1 OBJETIVOS............................................................................... 6 2.2 LISTA DE MATERIAL................................................................7 2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS..................................... 8 2.4 RESULTADOS........................................................................... 9 2.5 ERROS....................................................................................... 10 3. CONCLUSÃO...................................................................................11 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................ 12 1. INTRODUÇÃO Os Calorímetros são aparelhos que permitem estudar os processos de transferência de energia térmica e as propriedades térmicas dos materiais. Um calorímetro ideal não permite qualquer perda de energia térmica para o ambiente e o seu conteúdo pode ser considerado como um sistema isolado termicamente. Um bom calorímetro mantém o ambiente isolado termicamente, normalmente usa-se isopor para evitar trocas de calor entre a substância dentro do calorímetro e o ambiente. 2. DESENVOLVIMENTO Definimos capacidade térmica (equivalente a água) como sendo a quantidade de calor que um corpo necessita receber ou perder para de sua temperatura varie de 1º C. Expressão matemática: Q = m.c. (θ2- θ1) C = m.c Na equação, Q é a quantidade de calor, “m” é a massa da substância “c” é o calor específico da substancia, θ2 é a temperatura final, θ1 a temperatura inicial e “C” capacidade térmica. Com o termômetro determinamos a temperatura inicial e a temperatura final, a massa através de um dinamômetro ou balança. Mas precisamos de outra variável, o calor específico da substancia. O calor específico de uma substancia também é chamado de capacidade térmica, ele define qual a quantidade de calor necessária, para elevar em 1º C a temperatura de um grama de substancia. A capacidade térmica para cada experiência do calorímetro pode ser encontrada seguindo a seguinte equação: Q recebida (água fria) + Q recebida (calorímetro) + Qcedido (água quente) = 0 m1.cágua (θE – θ1) + C (θE – θ1) + m2.cágua(θ2 – θE) = 0 Calor especifico da água c = 1 cal/g ºC C = {m2.cágua(θ2 – θE) - m1.cágua (θE – θ1)} / (θE – θ1) 2.1 OBJETIVO O experimento teve como objetivo determinar o calor específico da água e a capacidade térmica do calorímetro pela análise das curvas de aquecimento de duas massas de água colocadas no calorímetro. 2.2 LISTA DE MATERIAL Tabela 1: Materiais utilizado Itens Descrição do material Quantidade 1 Calorímetro com capacidade para 230ml. 1 2 Proveta 150ml. 1 3 Termômetro de 10º C à 110º C. 1 4 Lamparina. 1 5 Caixa de fósforos. 1 6 Tripé para lamparina. 1 7 Tela de amianto 10x10cm. 1 8 Becker 250ml. 1 9 Água - 2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 1- Medir com a proveta 50ml de água retirada da torneira. 2- Colocar está água no calorímetro. Agite e aguarde o equilíbrio térmico, com o termômetro medir está temperatura (temperatura inicial da água no calorímetro). 3- Medir com a proveta 80ml de água retirada diretamente da torneira. 4- Montar os acessórios conforme foto abaixo: 5- Colocar está água no becker e aquecer até aproximadamente 60º C, (está temperatura pode ser um pouco maior ou pouco menor que 60º C). 6- Colocar está água quente do becker no calorímetro rapidamente, tampar e colocar o termômetro. Observar seguidamente o comportamento da temperatura indicada no termômetro. Agite suavemente o calorímetro para facilitar a troca de calor entre as quantidades de água e o como do calorímetro. Esperar aproximadamente 5 minutos até que a temperatura se estabilize, está temperatura é a temperatura de equilíbrio térmico. 2.4 RESULTADOS Completar a tabela com os dados coletados no laboratório e determinar o valor da capacidade térmica do calorímetro em cada caso a partir da equação abaixo. Calcular também o valor médio da capacidade térmica. Q recebida (água fria) + Q recebida (calorímetro) + Qcedido (água quente) = 0 m1.cágua (θE – θ1) + C (θE – θ1) + m2.cágua(θ2 – θE) = 0 Calor especifico da água c = 1 cal/g ºC C = {m2.cágua (θ2 – θE) - m1.cágua (θE – θ1)} / (θE – θ1) Repetir a experiência mais duas vezes, colocar em uma delas uma maior quantidade de água quente e na outra uma quantidade de água fria. Experiência m1(g) m2(g) θ1 (ºC) Θ2 (ºC) Θe (ºC) C(g) 1 50 80 25 61 41 50 2 50 80 25 60 40 56,7 3 50 80 25 59 40 51,4 Valor médio da capacidade térmica = 52,7 Tabela 2: Amostras do laboratório 2.5 ERROS Erros grosseiros: Não foram detectados erros grosseiros durante os procedimentos. Erros aleatórios: Houve erros aleatórios no momento de ler a temperatura da água a cada minuto, pois os operadores não conseguem manter o intervalo de precisamente um minuto, em quase todas as medidas houve um pequeno desvio de poucos segundos na duração do intervalo (se o desvio fosse constante, o erro seria sistemático e seria corrigido). Pode haver pequenos erros aleatórios decorrentes de trocas de calor entre a água e o ambiente por problemas de vedação do calorímetro e também pela entrada de energia durante o processo de agitação. Erros sistemáticos: Neste experimento, erros sistemáticos são causados pela calibração dos aparelhos (balança, termômetro, cronômetro e fonte). Como todos os instrumentos de medida eram digitais, não houve erros sistemáticos na leitura das medidas por conta dos operadores (erros de paralaxe e/ou erro na avaliação da indicação na escala). 3. CONCLUSÃO Concluímos que a calor específico da água é 1 cal/g°C e a capacidade térmica do calorímetro é 52,7cal/°C. Comparando-se o calor específico da água que foi obtido no experimento com o valor encontrado na literatura (1cal/g°C), vemos que são iguais, mas deve-se considerar que são iguais por conta de arredondamentos. Consideramos que o experimento foi válido: os dados coletados nos aquecimentos confirmam os dados esperados e o valor encontrado para o calor específico da água também está de acordo com o esperado.4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] https://www.danilorvieira.com/disciplinas/fep0112/calorimetria.php [2] http://www.cdcc.usp.br/exper/medio/fisica/kit3_calorimetria/exp2_termo.pdf [3] http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=958 [4] http://www.fisica.alegre.ufes.br/sites/fisica.alegre.ufes.br/files/calorimetria1.pdf
Compartilhar