Relatório Calor Específico de Sólidos

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
CAMPUS PONTA GROSSA 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Henrique Klesse Pasianotto - RA: 216475 
Juliano Bueno da Silva - RA: 1539795 
Lucas Martins Milléo - RA: 1643762 
Lucas Vinicius do Nascimento Rincão - RA: 2164221 
 
 
 
FICHA DE DADOS DOS EXPERIMENTOS: 
CALOR ESPECÍFICO DE SÓLIDOS 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
2019 
TURMA EE21A 
Sumário 
 
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 1 
2 OBJETIVO ............................................................................................................ 2 
3 MATERIAIS .......................................................................................................... 2 
4 EXPERIMENTO ................................................................................................... 3 
5 RESULTADO E DISCUSSÃO .............................................................................. 3 
6 CONCLUSÃO ....................................................................................................... 4 
7 REFERÊNCIAS .................................................................................................... 5 
 
1 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O conceito de calor relaciona-se à transferência de energia térmica entre corpos, 
a qual flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor. Por 
conseguinte, a quantidade de calor necessária para fazer com que um corpo aumente 
sua temperatura é diretamente proporcional à variação da temperatura. Assim, caso o 
corpo ceda calor, haverá uma variação negativa de ΔT e, consequentemente, de ΔQ, os 
quais relacionam-se de acordo com a equação a seguir: 
 𝛥𝑄 = 𝑚. 𝑐. 𝛥𝑇 (1) 
Onde: 
ΔQ = Variação da quantidade de calor 
m = Massa do corpo 
c = Calor específico 
ΔT = Variação da temperatura 
 
O calor específico é a quantidade de calor necessária para que uma unidade de 
massa de determinada substância aumente sua temperatura em uma unidade. Para a 
água, por exemplo, tem-se que c = 4190 J/kg.K, isto é, é preciso cerca de 4190 joules de 
energia térmica para se elevar em 1 kelvin 1 quilograma de água. Dessa forma, no 
Sistema Internacional de unidades (SI), a unidade do calor específico é J/kg.K. No 
entanto, quando se trabalha com variação de temperatura, pode-se usar tanto kelvin 
quanto graus Celsius (°C), sem que haja alteração nos resultados, uma vez que a 
variação de temperatura em kelvin é a mesma que em graus Celsius. 
Para o experimento, considera-se que todas as trocas de calor ocorrem apenas 
dentro do calorímetro, considerado ideal. Consequentemente, em um sistema isolado, a 
soma das variações de quantidade de calor é igual a zero, isto é: 
 𝛥𝑄 = 0 (2) 
Adaptando-se o conceito anterior para o presente experimento, tem-se que: 
 𝛥𝑄Á𝑔𝑢𝑎 + 𝛥𝑄𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 + 𝛥𝑄𝐸𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 = 0 
 
 
2 
 
Consequentemente: 
 𝑚á𝑔𝑢𝑎. 𝑐á𝑔𝑢𝑎. (𝑇𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙í𝑏𝑟𝑖𝑜 − 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙) + 𝑚𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜. 𝑐𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜. (𝑇𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙í𝑏𝑟𝑖𝑜 − 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙)
+ 𝑚𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎. 𝑐𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎. (𝑇𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙í𝑏𝑟𝑖𝑜 − 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙) = 0 
 
Dessa maneira, substituindo-se o valor do calor específico do calorímetro 
fornecido pelo fabricante (0,25 cal/g.°C), o da água (1 cal/g.°C), isolando-se o calor 
específico da esfera e colocando em o termo (TEQUILÍBRIO – TINICIAL) em evidência, 
obtém-se: 
 
𝑐 =
(𝑇𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙í𝑏𝑟𝑖𝑜 − 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙). (𝑚á𝑔𝑢𝑎 + 0,25. 𝑚𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜)
𝑚𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎. (𝑇𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 − 𝑇𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙í𝑏𝑟𝑖𝑜)
 (3) 
Na qual: 
c = Calor específico da esfera (cal/g.°C); 
𝑚á𝑔𝑢𝑎 = Massa da água (g); 
𝑚𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 = Massa da esfera (g); 
𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = Temperatura inicial da água (°C); 
𝑇𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙í𝑏𝑟𝑖𝑜 = Temperatura de equilíbrio do sistema (°C); 
𝑇𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 = Temperatura da esfera após aquecida (°C). 
 
2 OBJETIVO 
 
O objetivo do experimento é determinar o calor específico do latão e do alumínio, 
comparando-se os valores obtidos com os de referência e calculando o respectivo erro. 
 
3 MATERIAIS 
 
Os materiais utilizados para a realização desta prática foram: ebulidor, calorímetro, 
corpos de prova (esferas de alumínio e de latão), recipiente com água, termômetros e 
barbante. 
3 
 
4 EXPERIMENTO 
 
Primeiramente, pesou-se a esfera de alumínio e depois o calorímetro e, após 
transferir um pouco de água para ele, pesou-o novamente, obtendo a massa de água 
contida através da diferença entre as duas medidas. Novamente, despejou-se parte do 
líquido do recipiente para o ebulidor ligado, colocando a esfera presa a um barbante em 
seu interior, juntamente com um termômetro. 
Enquanto a água era aquecida, acoplou-se o outro termômetro ao sistema 
calorímetro-água e anotou-se a temperatura inicial do conjunto. 
Após alguns minutos, quando a água do ebulidor começou a entrar em ebulição, 
anotou-se a temperatura em questão, isto é, a temperatura da esfera, e transferiu-a para 
o interior do calorímetro, isolando-o em seguida. Após o sistema atingir o equilíbrio 
térmico, ou seja, a marcação do termômetro estabilizar, anotou-se tal temperatura e, com 
base nos dados obtidos anteriormente, calculou-se o calor específico da esfera de acordo 
com a equação (3), repetindo o processo para a esfera de latão. 
Por fim, calculou-se o respectivo erro nos resultados obtidos com a equação (4), 
presente no tópico a seguir. 
 
5 RESULTADO E DISCUSSÃO 
 
A tabela a seguir contém os resultados obtidos experimentalmente: 
 
Tabela 1: Calor específico dos sólidos analisados. 
SÓLIDO 
mÁGUA 
(g) 
mESFERA 
(g) 
mCALORÍMETRO 
(g) 
TINICIAL 
(°C) 
TESFERA 
(°C) 
TEQUILÍBRIO 
(°C) 
cEXP 
(cal/g.°C) 
E% 
1 
84,458 20,966 30,002 28,3 93,5 31,3 0,2125 1,16 
2 
84,322 72,747 30,002 30,08 95,5 35,3 0,0933 1,41 
Fonte: Autoria própria. 
 
Na qual o sólido 1 é a esfera de alumínio e o sólido 2 é a de latão. Os valores 
tabelados do calor específico para tais substâncias são, respectivamente, 0,215 cal/g.°C 
4 
 
e 0,092 cal/g.°C, os quais foram usados de referência para o cálculo do erro, dado pela 
equação: 
 
𝐸% =
|𝐶𝑒𝑥𝑝 − 𝐶𝑡𝑒ó|
𝐶𝑡é𝑜
. 100% (4) 
Na qual: 
E% = Erro percentual 
𝐶𝑒𝑥𝑝= Calor específico experimental do sólido (cal/g.°C) 
𝐶𝑡𝑒ó = Calor específico teórico do material (cal/g.°C) 
 
 É importante ressaltar que a principal fonte de erro do experimento consiste no 
momento em que a esfera é levada do ebulidor para o calorímetro. Embora esse passo 
ocorra em um curto intervalo de tempo, é o suficiente para que esfrie cerca de 5 a 10 °C, 
dependendo do seu material e do tempo em contato com o ar. No entanto, os resultados 
obtidos foram relativamente bons, haja vista que o erro percentual para ambos os 
materiais foi pouco maior de 1%. 
 
6 CONCLUSÃO 
 
A partir dos dados coletados, dos fenômenos observados a respeito da 
transferência de calor entre corpos e das equações utilizadas, foi possível determinar 
experimentalmente o calor específico do cobre e do alumínio com relativa precisão. 
Dessa forma, comparando-se tais valores com o calor específico da água, nota-se que 
os metais mencionados se aquecem ou esfriam mais rapidamente que esse líquido, dado 
que possuem um menor calor específico. 
5 
 
7 REFERÊNCIAS 
 
HALLIDAY, David. Fundamentos de física, volume 2: gravitação, ondas e 
termodinâmica. 8a edicao. Rio de Janeiro: LTC, 2009. 
NUSSENZVEIG, H. Moysés. Curso de Física Básica 2. 5. ed. São Paulo: Edgard 
Blücher Ltda, 2014. 
SEARS, Francis Weston. Física II – Termodinâmica e ondas. 12a edição. São Paulo: 
Pearson Education do Brasil Ltda, 2013.