RELATÓRIO CALOR ESPECÍFICO

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE JOÃO PESSOA 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
FÍSICA EXPERIMENTAL II 
 
RELATÓRIO 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DE CALOR ESPECÍFICO DE UM SÓLIDO 
 
 
 
 
 
 
 ALUNOS: Karina Yumi Saldanha Kimura (B - 1620016942) 
 Thiago Bruno Felinto de Pontes (B - 1620016801) 
 
 
 
 Professor: Msc. José Jacinto Cruz de Souza 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
João Pessoa – PB 
2018.1 
 
 
 
TÍTULO DO EXPERIMENTO 
Física Experimental II – Relatório 02 
e-mail: karinayumi05@gmail.com 
 
Resumo. O experimento descrito nesse relatório refere-se ao estudo da 
determinação do calor específico dos sólidos e as trocas de calor envolvidas no 
processo. O mesmo foi dividido em duas partes experimentais determinando no 
primeiro momento o equivalente em água de um calorímetro e em seguida, 
a capacidade térmica mássica do corpo de prova. Obteve-se como resultado 
experimental a massa equivalente em água me do calorímetro (8,1 g) e o calor 
específico do aço (0,26 cal/g °C) e do cobre (0,20 cal/g °C). Os resultados 
encontrados apresentaram uma diferença superior a 100% dos valores teóricos. 
 
Palavras chave: calor específico, calorímetro, capacidade térmica. 
 
Partes do Relatório 
O relatório é composto por: resumo, 
introdução, objetivos gerais e específicos, 
equipamento, material utilizado, 
procedimento experimental, resultados e 
discussão, conclusão e referências. 
1. Introdução 
O calor específico é uma grandeza onde 
cada material apresenta uma forma diferente 
de se comportar quando aquecido. Trata-se de 
uma quantidade de calor que cada grama do 
material precisa para que o mesmo apresente 
uma variação de temperatura de 1°C. A 
quantidade de calor que uma substância cede 
ou absorve pode ser medido através das 
variações de temperatura. 
Materiais diferentes com massas iguais, 
quando submetidos a uma determinada 
temperatura e tempo iguais, apresentam 
variações diferentes de temperatura. Isso se 
deve ao calor específico de cada substância 
que interfere em seu comportamento, 
resultando em alguns casos no aumento 
considerável e em outros não. 
O cálculo do calor específico de uma 
substância é dado pela fórmula: 
𝐂 =
∆𝐐
𝐦∆𝐓
 (𝟏. 𝟏) 
 C - calor específico; 
 ΔQ - quantidade de calor (cal); 
 m - massa (g); 
 ΔT - variação de temperatura (°C). 
Segundo a lei zero da termodinâmica, 
quando são colocadas em contato duas 
substâncias com temperaturas diferentes, as 
mesmas tendem a obter o equilíbrio térmico 
onde o calor passa da mais quente para a mais 
fria. 
Pelo Princípio da Conservação da Energia, 
em um sistema isolado, o calor perdido pela 
substância mais quente é igual ao calor 
absorvido pela mais fria. Como a égua é 
utilizada como padrão, qualquer amostra cujo 
calor específico deseja-se determinar é 
colocada em contato com água em um 
calorímetro, cuja capacidade térmica é levada 
em consideração. 
Para este sistema temos que a equação de 
troca de calor será escrita: 
𝐦𝐪𝐜𝐪൫𝐓𝐪 − 𝐓𝐞𝐪൯ = 𝐦𝟎𝐜𝟎൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯ 
+𝐂𝐜൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯ (𝟏. 𝟐) 
 mq - massa da amostra aquecida; 
 cq - calor especifico da amostra 
aquecida; 
 Tq - temperatura da amostra aquecida; 
 m0 - massa da amostra fria; 
 c0 - calor especifico da água; 
 Ta - temperatura da amostra fria e do 
calorímetro; 
 Cc - capacidade térmica do 
calorímetro; 
 Teq - temperatura de equilíbrio do 
sistema amostra + água + calorímetro. 
O calor específico do corpo para um sólido 
é definido por: 
Qcedido (corpo de prova) = Qrecebido 
(calorímetro) + Qrecebido (água) (1.3) 
 
𝐜 =
𝐦𝐞൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯ + 𝐦𝐚𝐜𝐚൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯
𝒎൫𝐓𝟎 − 𝐓𝐞𝐪൯
(𝟏. 𝟒) 
 m - massa do corpo de prova utilizado; 
 c - calor especifico do corpo de prova 
a ser determinado; 
 T0 - temperatura inicial do corpo de 
prova; 
 Teq - temperatura do equilíbrio 
térmico do sistema; 
 me - massa equivalente da água do 
calorímetro; 
 Ta - temperatura inicial da água no 
calorímetro; 
 ma - massa de água que foi colocada 
no calorímetro; 
 ca - calor específico da água. 
 A determinação da massa equivalente em 
água me do calorímetro é dado por: 
𝐦𝐞 =
[−𝐦𝐚𝐪(𝐓𝐟 − 𝐓𝟐) − 𝐦𝐚(𝐓𝐟 − 𝐓𝟏)]
𝐓𝐟 − 𝐓𝟏
(𝟏. 𝟓) 
 
 me – massa equivalente da água; 
 maq – massa água aquecida; 
 Tf – temperatura final da água; 
 T1 – temperatura da água ambiente; 
 T2 - temperatura da água aquecida. 
2. Objetivos: Gerais e Específicos 
 Determinar o calor específico de 
corpos sólidos; 
 Mencionar as trocas de calor 
envolvidas no processo 
 
3. Equipamento ou Arranjo 
Experimental 
Para o estudo da determinação do calor 
específico de um sólido, utilizamos o 
calorímetro, que é um recipiente 
termicamente isolado do ambiente, utilizado 
no estudo da determinação do equivalente em 
água de um calorímetro, determinação do 
calor específico, capacidade térmica mássica 
de um sólido. 
 
 
Figura 1: Calorímetro de água com duplo 
vaso, alumínio. Fonte: CIDEPE [2]. 
4. Material Utilizado 
 
 Arranjo experimental de trocas de 
calor; 
 Corpo de prova m; 
 Fonte térmica; 
 Proveta graduada; 
 Copo de béquer 250ml com 100ml de 
água; 
 Pano de limpeza; 
 Cronômetro; 
 Termômetro -10◦C a 110◦C; 
 Tela de Aquecimento; 
 Calorímetro. 
5. Procedimento Experimental 
O procedimento experimental foi dividido 
em duas partes. Na primeira parte, foi 
realizada a determinação do calor específico 
em água de um calorímetro e na segunda 
parte, foi realizada a determinação do calor 
específico (capacidade térmica mássica) de 
um sólido. 
PARTE 1: A determinação do 
equivalente em água de um calorímetro. 
Foram colocados 50ml de água na proveta 
a temperatura ambiente no calorímetro. Em 
seguida, foi medida a temperatura (T1) e 
determinada a massa de água no calorímetro 
m1. Considerando 1ml de água igual a 
1grama. 
Foram aquecidos 100ml de água em um 
copo de béquer utilizando o trocador de calor. 
 
 
Figura 2: Aquecimento de água com trocador 
de calor. Fonte: Acervo do autor. 
A água foi aquecida até aproximadamente 
80°C. Após o aquecimento, o copo de béquer 
foi tirado do trocador. Depois de aguardar por 
alguns segundos para ocorrer o equilíbrio 
térmico foi medida a temperatura T2 e 
determinada a massa da água quente m2. 
A água quente foi transferida para o 
calorímetro e tampada logo em seguida. 
Posteriormente o agitador foi usado para 
misturar a água quente e a água do 
calorímetro. Aguardados alguns segundos 
para o sistema entrar em equilíbrio térmico, 
foi medida a temperatura final Tf. 
Foi determinada a massa equivalente pela 
equação (1.5). 
Retirada a água do calorímetro, foi 
aguardado alguns instantes para que o mesmo 
entrasse em equilíbrio térmico com o 
ambiente. 
 O procedimento foi repetido mais três 
vezes e a partir disso foi determinado o valor 
médio do equivalente em água deste 
calorímetro. 
PARTE 2: Determinação do calor 
específico (capacidade térmica mássica) de 
um sólido 
Foram colocados 100ml de água a 
temperatura ambiente, no interior do 
calorímetro. Em seguida o conjunto foi 
tampado e introduzido o termômetro no 
calorímetro para medir a temperatura. 
Pesou-se o corpo de prova de aço na 
balança e em seguida, o mesmo foi colocado 
no interior do copo de Béquer com 100ml de 
água destilada à temperatura ambiente. 
O conjunto foi aquecido até a ebulição. 
Após a ebulição, o sistema de aquecimento foi 
desligado. 
Após 3 minutos agitando levemente o 
corpo de prova no interior da água quente, foi 
medida a temperatura inicial do corpo após o 
aquecimento. 
Após verificar a temperatura inicial do 
calorímetro com água (temperatura 
ambiente), o corpo de prova foi transportado 
pelo fio, e colocadodentro do calorímetro que 
logo em seguida foi tampado. 
Foi introduzido um termômetro no 
orifício da tampa e a mistura foi agitada 
constantemente e depois foi verificada a 
temperatura máxima alcançada. 
O calor específico do corpo de prova de 
aço utilizado foi determinado pela sua 
equação (1.3), e o procedimento foi repetido 
mais uma vez para o corpo de prova do 
mesmo material e depois mais duas vezes 
para a determinação do outro corpo de prova 
de cobre. 
6. Resultados e Discussão 
A partir da realização do experimento, 
foram possíveis obter dados para a 
determinação da massa equivalente em água 
(me) no calorímetro e o calor especifico dos 
corpos de prova utilizados, o aço e o cobre. 
Para a determinação da massa equivalente 
em água (me) no calorímetro, obteve-se a 
temperatura da água no calorímetro à 
temperatura ambiente T1 (°C), massa da água 
a temperatura ambiente m1 (g), temperatura 
da água aquecida T2 (°C), massa da água 
aquecida m2 (g) e a temperatura final em 
equilíbrio térmico Tf (°C). Todos os dados 
obtidos no experimento estão registrados na 
tabela abaixo: 
 
Tabela 1: Registro dos dados experimentais do equivalente em água me do calorímetro
A determinação da massa equivalente em 
água (me) no calorímetro para as quatro 
medidas foi realizada com os seguintes 
cálculos: 
Medida 1: 
𝐦𝐞𝟏 =
[−𝐦𝐚𝐪(𝐓𝐟 − 𝐓𝟐) − 𝐦𝐚(𝐓𝐟 − 𝐓𝟏)]
𝐓𝐟 − 𝐓𝟏
 
𝐦𝐞𝟏 =
[−𝟏𝟎𝟎(𝟔𝟎 − 𝟖𝟎) − 𝟓𝟎(𝟔𝟎 − 𝟐𝟒)]
𝟔𝟎 − 𝟐𝟒
 
𝐦𝐞𝟏 = 𝟓, 𝟔 𝐠 
Medida 2: 
𝐦𝐞𝟐 =
[−𝐦𝐚𝐪(𝐓𝐟 − 𝐓𝟐) − 𝐦𝐚(𝐓𝐟 − 𝐓𝟏)]
𝐓𝐟 − 𝐓𝟏
 
𝐦𝐞𝟐 =
[−𝟏𝟎𝟎(𝟔𝟏 − 𝟖𝟒) − 𝟓𝟎(𝟔𝟏 − 𝟐𝟓)]
𝟔𝟏 − 𝟐𝟓
 
𝐦𝐞𝟐 = 𝟏𝟑, 𝟗 𝐠 
Medida 3: 
𝐦𝐞𝟑 =
[−𝐦𝐚𝐪(𝐓𝐟 − 𝐓𝟐) − 𝐦𝐚(𝐓𝐟 − 𝐓𝟏)]
𝐓𝐟 − 𝐓𝟏
 
𝐦𝐞𝟑 =
[−𝟏𝟎𝟎(𝟔𝟐 − 𝟖𝟏) − 𝟓𝟎(𝟔𝟐 − 𝟐𝟔)]
𝟔𝟐 − 𝟐𝟔
 
𝐦𝐞𝟑 = 𝟐, 𝟖 𝐠 
Medida 4: 
𝐦𝐞𝟒 =
[−𝐦𝐚𝐪(𝐓𝐟 − 𝐓𝟐) − 𝐦𝐚(𝐓𝐟 − 𝐓𝟏)]
𝐓𝐟 − 𝐓𝟏
 
𝐦𝐞𝟒 =
[−𝟏𝟎𝟎(𝟔𝟏 − 𝟖𝟐) − 𝟓𝟎(𝟔𝟏 − 𝟐𝟔)]
𝟔𝟏 − 𝟐𝟔
 
𝐦𝐞𝟒 = 𝟏𝟎, 𝟎 𝐠 
Para o valor médio do equivalente em 
água do calorímetro foi calculado a média das 
quatro medidas efetuadas. 
𝐦ഥ 𝐞 =
𝐦𝐞𝟏 + 𝐦𝐞𝟐 + 𝐦𝐞𝟑 + 𝐦𝐞𝟒
𝟒
 
𝐦ഥ 𝐞 =
𝟓, 𝟔 + 𝟏𝟑, 𝟗 + 𝟐, 𝟖 + 𝟏𝟎
𝟒
 
𝐦ഥ 𝐞 = 𝟖, 𝟏 𝐠 
Para a determinação do calor específico 
dos corpos de prova, obteve-se a massa dos 
corpos de prova m (g), temperatura inicial dos 
corpos de prova T0 (°C), massa da água que 
foi colocada no calorímetro ma (g), 
temperatura inicial da água no calorímetro Ta 
(°C) e temperatura do equilíbrio térmico do 
sistema Teq (°C). Para a massa equivalente da 
água no calorímetro me (g), utilizou-se o valor 
médio calculado anteriormente que foi de 8,1 
g. O calor específico da água possui um valor 
teórico tabelado de 1,0 (cal/g°C). Todos os 
dados obtidos no experimento estão 
registrados na tabela abaixo: 
 
 
 
 
Tabela 2: Registro dos dados experimentais dos corpos de prova
A determinação do calor específico dos 
corpos de prova utilizados foi realizada com 
os seguintes cálculos: 
Corpo de prova 1 (aço): 
𝒄 =
𝐦𝐞൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯ + 𝐦𝐚𝐜𝐚൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯
𝐦൫𝐓𝟎 − 𝐓𝐞𝐪൯
 
𝒄 =
𝟖, 𝟏(𝟑𝟐 − 𝟐𝟖) + 𝟏𝟎𝟎 × 𝟏(𝟑𝟐 − 𝟐𝟖)
𝟖𝟖, 𝟎𝟒(𝟒𝟗 − 𝟑𝟐)
 
𝒄 = 𝟎, 𝟐𝟗 𝐜𝐚𝐥/𝐠°𝐂 
Corpo de prova 2 (aço): 
𝒄 =
𝐦𝐞൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯ + 𝐦𝐚𝐜𝐚൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯
𝐦൫𝐓𝟎 − 𝐓𝐞𝐪൯
 
𝐜 =
𝟖, 𝟏(𝟑𝟐 − 𝟐𝟗) + 𝟏𝟎𝟎 × 𝟏(𝟑𝟐 − 𝟐𝟗)
𝟖𝟖, 𝟏𝟎(𝟒𝟖 − 𝟑𝟐)
 
𝒄 = 𝟎, 𝟐𝟑 𝐜𝐚𝐥/𝐠°𝐂 
Corpo de prova 3 (cobre): 
𝐜 =
𝐦𝐞൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯ + 𝐦𝐚𝐜𝐚൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯
𝐦൫𝐓𝟎 − 𝐓𝐞𝐪൯
 
𝒄 =
𝟖, 𝟏(𝟑𝟎 − 𝟐𝟕) + 𝟏𝟎𝟎 × 𝟏(𝟑𝟎 − 𝟐𝟕)
𝟏𝟎𝟎, 𝟗𝟓(𝟒𝟖 − 𝟑𝟎)
 
𝒄 = 𝟎, 𝟏𝟖 𝐜𝐚𝐥/𝐠°𝐂 
Corpo de prova 4 (cobre): 
𝒄 =
𝐦𝐞൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯ + 𝐦𝐚𝐜𝐚൫𝐓𝐞𝐪 − 𝐓𝐚൯
𝐦൫𝐓𝟎 − 𝐓𝐞𝐪൯
 
𝒄 =
𝟖, 𝟏(𝟑𝟏 − 𝟐𝟖) + 𝟏𝟎𝟎𝐱𝟏(𝟑𝟏 − 𝟐𝟖)
𝟏𝟎𝟎, 𝟗𝟓(𝟒𝟓 − 𝟑𝟏)
 
𝒄 = 𝟎, 𝟐𝟑 𝐜𝐚𝐥/𝐠°𝐂 
Com o valor experimental do calor 
específico dos corpos de prova utilizados, 
calculou-se as médias por ser o provável 
resultado experimental. 
Calor específico aço: 
�̅�𝐚ç𝐨 =
𝐜𝐚ç𝐨𝟏 + 𝐜𝐚ç𝐨𝟏
𝟐
 
�̅�𝐚ç𝐨 =
𝟎, 𝟐𝟗 + 𝟎, 𝟐𝟑
𝟐
 
�̅�𝐚ç𝐨 = 𝟎, 𝟐𝟔 𝐜𝐚𝐥/𝐠°𝐂 
Calor específico cobre: 
�̅�𝐜𝐨𝐛𝐫𝐞 =
𝐜𝐜𝐨𝐛𝐫𝐞𝟏 + 𝐜𝐜𝐨𝐛𝐫𝐞𝟏
𝟐
 
�̅�𝐜𝐨𝐛𝐫𝐞 =
𝟎, 𝟏𝟖 + 𝟎, 𝟐𝟑
𝟐
 
�̅�𝐜𝐨𝐛𝐫𝐞 = 𝟎, 𝟐𝟎 𝐜𝐚𝐥/𝐠°𝐂 
Para comparar o valor experimental 
encontrado com o valor teórico, utilizou-se a 
equação do erro percentual. O valor teórico do 
calor específico do aço é de 0,12 cal/g °C e do 
cobre é de 0,091 cal/g °C. 
Aço: 
𝐄% =
ห𝐕𝐭𝐞𝐨 − 𝐕𝐞𝐱𝐩ห
𝐕𝐭𝐞𝐨
× 𝟏𝟎𝟎 
𝐄% =
|𝟎, 𝟏𝟐 − 𝟎, 𝟐𝟔|
𝟎, 𝟏𝟐
× 𝟏𝟎𝟎 
𝐄% = 𝟏𝟏𝟔, 𝟔𝟕 % 
Cobre: 
𝐄% =
ห𝐕𝐭𝐞𝐨 − 𝐕𝐞𝐱𝐩ห
𝐕𝐭𝐞𝐨
× 𝟏𝟎𝟎 
𝐄% =
|𝟎, 𝟎𝟗𝟏 − 𝟎, 𝟐𝟎|
𝟎, 𝟎𝟗𝟏
× 𝟏𝟎𝟎 
𝐄% = 𝟏𝟏𝟗, 𝟕𝟖 % 
Assim, o valor experimental apresentou 
uma diferença superior a 100% nos dois 
corpos de prova utilizados no experimento em 
relação ao valor teórico. 
7. Conclusão 
Concluiu-se com esse experimento que 
foi possível alcançar todos os objetivos 
levantados de mencionar todas as trocas de 
calor envolvidas no processo e determinar o 
calor específico de corpos de sólidos de aço e 
cobre. A experimentação resultou em uma 
diferença superior a 100% do valor 
experimental para o valor teórico. 
 
8. Referências 
[1] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; 
WALKER, J. Fundamentos de Física vol. 2: 
Gravitação, Ondas e Termodinâmica. 9ª 
ed. São Paulo: LTC, 2012. 
[2] CIDEPE – CENTRO INDUSTRIAL DE 
EQUIPAMENTOS DE ENSINO E 
PESQUISA. Calorímetro de água com 
duplo vaso, alumínio. Disponível em: 
http://www.cidepe.com.br/index.php/br/prod
utos-interna/calorimetro-de-agua-com-duplo-
vaso-aluminio-3610. Acesso em: 18 de março 
de 2018.