Relatorio Fisica 3 Calorimetria

Prévia do material em texto

1. Introdução 
 
Grandes químicos e físicos deduziram fórmulas científicas através de 
experimentos que podem ser facilmente repetidos em laboratório, mas muitas vezes, o 
aluno apenas memoriza fórmulas sem compreender sua lógica. É o caso da expressão 
Q = m.c.ΔT que serve de base para o estudo de calor de reação. 
O relatório apresentado tem como principal assunto abordado, a calorimetria. Ela 
nos remete ao estudo do calor, pois é a parte física que estuda a transferência de 
energia térmica de um corpo para o outro. Existem instrumentos, como o calorímetro, 
que são utilizados para medir o calor envolvido na mudança de estado de um sistema; 
podendo assim haver mudança de fase, pressão, temperatura, volume, ou seja 
propriedade de troca de calor. Além disso, o estudo da calorimetria é voltado para o 
estudo da termodinâmica. Esta possui implicações na área de Engenharia. 
 
2. Objetivo 
 
O objetivo deste relatório é mostrar a verificação experimental da relação entre 
o calor recebido por um líquido e a variação de sua temperatura. A relação pode ser 
representada pela expressão Q = m.c.ΔT e que determina o calor de reação, avaliando 
a quantidade de calor num processo de aquecimento da água usando o ebulidor como 
fonte de calor e calcular a potência útil. 
 
3. Fundamentação Teórica 
 
 Calor 
O conceito de calor vigora a troca de energia entre específicos corpos. A energia 
proveniente das moléculas (temperatura) sempre irá transferir-se do corpo mais quente 
para o mais frio. O objetivo, como já fora ressaltado anteriormente, é que ambos os 
corpos atinjam o denominado equilíbrio térmico (temperaturas iguais). 
É importante observar que essa troca de calor ocorre pelo chamado contato 
térmico. Na diferença de temperaturas existentes, o que apresenta maior temperatura, 
apresentará maior energia cinética. Da mesma forma, o corpo com menor temperatura 
possuirá menor energia cinética. Desta maneira, resumidamente, é importante 
compreender que a energia calorífica consiste numa variável transitória entre corpos. 
Uma transferência de calor pode ocorrer de três formas diferentes: por condução, 
por convecção ou ainda por irradiação. 
Por condução: Durante a condução térmica, esse tipo de propagação 
aumentará significativamente a temperatura de um corpo. A energia cinética, 
consequentemente, irá aumentar por intermédio do agito de moléculas. 
Por convecção: Esse tipo de propagação ocorrerá a partir da transferência de 
calor ocorrido através de convecção entre líquidos e gases. Assim, a temperatura será 
gradativa, sobretudo em ambientes fechados de interação entre dois dos três estados 
da matéria. 
Por irradiação: Ocorrendo por meio da transferência de ondas 
eletromagnéticas, há uma transferência de calor sem necessidade de contato entre 
corpos. Um exemplo prático é a irradiação do Sol sobre a Terra. [1] 
 
 Temperatura 
A temperatura, dentro da calorimetria, é uma grandeza que está diretamente 
relacionada à agitação das moléculas. Dessa forma, quanto mais quente for um corpo, 
maior será a agitação destas moléculas. Em contrapartida, um corpo com menor 
temperatura apresentará pouca agitação, consequentemente, menor energia cinética. 
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a temperatura pode ser medida em 
Kelvin (K), Fahrenheit (ºF) e Celsius (ºC). Por meio disso, para o cálculo da temperatura 
corporal nas seguintes escalas, teremos: 
Tc/5 = Tf – 32/9 
Tk = Tc + 273 
Onde: 
 Tc: temperatura Celsius 
 Tf: temperatura Fahrenheit 
 Tk: temperatura Kelvin 
 
Calor Latente 
O calor latente é designado para definir a quantidade de calor recebido ou cedido 
por um corpo. Assim, enquanto a temperatura se mantém estável, seu estado físico 
acaba se modificando. No SI, o L é especificado em J/Kg (Joule/Quilo). É definido na 
fórmula: 
Q = m.L 
Onde: 
 Q: quantidade de calor 
 m: massa 
 L: calor latente 
 
Calor Específico 
O calor específico está intimamente relacionado com a variação de substância 
corporal. Dessa forma, o material que forma o corpo ditará sua temperatura em questão. 
No SI, o C é medido em J/Kg,K . De modo a se definir na fórmula: 
C = Q/m. ΔT 
Onde: 
 Q: quantidade de calor 
 m: massa 
 Δθ: variação de temperatura 
O calor específico pode ser definido como a quantidade de calor para que uma 
substância sofra variação de temperatura de 1ºC. A unidade do calor específico pode 
ser o cal/gºC. 
 
As unidades de calor específico no SI são, portanto, J/kg . °C ou J/ kg . K. [2] 
 
Tabela 01: Tabela Calor específico 
Fonte: Mundo Educação (2015) 
 
 
 
 
 
 
Calor Sensível 
O calor sensível corresponderá a variável de temperatura de um específico 
corpo. No SI, é medido em J/K (Joule/Kelvin). A fórmula a definir: 
Q = m.c.ΔT 
Onde: 
 Q: quantidade de calor 
 m: massa 
 c: calor específico 
 Δθ: variação de temperatura 
 
Capacidade Térmica 
A capacidade térmica é a quantidade de calor que um corpo comparado à 
variação de temperatura a qual sofre. Diferentemente do calor específico, a capacidade 
térmica não só dependerá da substância, mas também da massa do corpo. No SI, a C 
é medida em J/K (Joule/Kelvin). Sua fórmula será expressa da seguinte forma: 
 
C = Q/Δθ ou C = m.c 
Onde: 
 C: capacidade térmica 
 Q: quantidade de calor 
 Δθ: variação de temperatura 
 m: massa 
 c: calor específico 
 
Potência 
 
A potência térmica mede a rapidez com que o calor é trocado entre dois corpos. 
Para determinar a potência térmica de uma fonte térmica que fornece uma 
quantidade de calor Q num intervalo de tempo, faz-se a razão entre as grandezas: 
 
 
 
A potência é dada no SI por watt (W), mas usualmente tem-se: cal/s; cal/min; 
kcal/min. [3] 
 
 
4. Equipamentos e materiais necessários 
 Balança 
 Béquer com água 
 Termômetro 
 Calorímetro 
 Ebulidor de 1000W 
 Cronômetro 
 
5. Procedimento Experimental 
 
 Zerar a balança com calorímetro; 
 Medir a massa da água = 0,299g 
 Medir a temperatura inicial da água = 97,4°C 
 Aquecer a água com ebulidor até a temperatura de ebulição, cronometrando o 
tempo = 24,4°C 
 Calcular a quantidade de calor absorvida pela água e a potência útil do ebulidor 
= 94,8 cal/g°C 
 
 
6. Resultados 
 
Q = m.c.∆t 
P = Q/∆t 
Q= 0,299 g * 1 cal/gºC * 73ºC 
Q= 21,827 cal 
 
∆t = 97,4°C – 24,4ºC = 73°C 
 
∆t = 1,58 
 
C= 1 cal / g°C= 4,18 J 
 
P= 21,827 * (4,18) / 94,8 
P= 962,41 J/s 
 
 
 
7. Conclusão 
A partir da análise dos dados, constata-se que o experimento teve um resultado 
satisfatório, uma vez que foi possível determinar, experimentalmente, a capacidade 
térmica do calorímetro e o calor especifico por meio dos estudos da calorimetria e dos 
sistemas termodinâmicos. 
Quando corpos com diferentes temperaturas estão em contato térmico, irá haver 
um fluxo espontâneo de energia térmica, indo do corpo de maior para o de menor 
temperatura. 
 
8. Referências 
 
[1] Só Física. Sobre: Calorimetria. 
http://www.sofisica.com.br/calorimetria.php. 
Acesso em: 15 de setembro de 2018. 
 
[2] Mundo Educação. Sobre: Calorimetria. 
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/calorimetria.htm. 
Acesso em: 15 de setembro de 2018. 
 
[3] Azeheb Laboratórios de Física. Sobre: Calor. 
https://azeheb.com.br/calor.html. 
Acesso em: 15 de setembro de 2018. 
 
[4] Info Escola. Sobre: Calorimetria. https://www.infoescola.com/fisica/calorimetria/. 
Acesso em: 20 de setembro de 2018. 
 
[5] Minhas Aulas de Física. Sobre: Calorimetria. 
http://minhasaulasdefisica.blogspot.com/2012/03/potencia-termica.htmlAcesso em: 20 de setembro de 2018.