Relatorio   Fisica 3   Calorimetria
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Relatorio Fisica 3 Calorimetria


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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.\u394T 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.\u394T 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

\uf0a7 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]

\uf0a7 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 \u2013 32/9

Tk = Tc + 273

Onde:

\uf0a7 Tc: temperatura Celsius

\uf0a7 Tf: temperatura Fahrenheit

\uf0a7 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:

\uf0a7 Q: quantidade de calor

\uf0a7 m: massa

\uf0a7 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. \u394T

Onde:

\uf0a7 Q: quantidade de calor

\uf0a7 m: massa

\uf0a7 \u394\u3b8: 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.\u394T

Onde:

\uf0a7 Q: quantidade de calor

\uf0a7 m: massa

\uf0a7 c: calor específico

\uf0a7 \u394\u3b8: 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/\u394\u3b8 ou C = m.c

Onde:

\uf0a7 C: capacidade térmica

\uf0a7 Q: quantidade de calor

\uf0a7 \u394\u3b8: variação de temperatura

\uf0a7 m: massa

\uf0a7 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

\uf0a7 Balança

\uf0a7 Béquer com água

\uf0a7 Termômetro

\uf0a7 Calorímetro

\uf0a7 Ebulidor de 1000W

\uf0a7 Cronômetro

5. Procedimento Experimental

\uf0a7 Zerar a balança com calorímetro;

\uf0a7 Medir a massa da água = 0,299g

\uf0a7 Medir a temperatura inicial da água = 97,4°C

\uf0a7 Aquecer a água com ebulidor até a temperatura de ebulição, cronometrando o

tempo = 24,4°C

\uf0a7 Calcular a quantidade de calor absorvida pela água e a potência útil do ebulidor

= 94,8 cal/g°C

6. Resultados

Q = m.c.\u2206t

P = Q/\u2206t

Q= 0,299 g * 1 cal/gºC * 73ºC

Q= 21,827 cal

\u2206t = 97,4°C \u2013 24,4ºC = 73°C

\u2206t = 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.html