RELATÓRIO DE LABORATÓRIO- Capacidade térmica e Calor específico (Hyago)

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RELATÓRIO DE ATIVIDADES DE LABORATÓRIO 
FÍSICA EXPERIMENTAL 
PRÁTICA 9: CAPACIDADE TÉRMICA E CALOR ESPECÍFICO 
 
 
 
 
 
 
Nome: Francisco Hyago Ferreira Marques Matrícula: 378504 
 
Turma: A 
Data da prática: 05/10/2015 
 
 
 
Russas-CE 
Outubro/2015 
SUMÁRIO 
1- OBJETIVOS.........................................................................................................................03 
2- MATERIAIS.........................................................................................................................03 
3- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA........................................................................................04 
4- PROCEDIMENTO...............................................................................................................07 
5- QUESTIONÁRIO.................................................................................................................10 
6- CONCLUSÃO......................................................................................................................12 
7- BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
 Determinar a capacidade térmica de um calorímetro; 
 Determinar o calor específico de vários sólidos. 
 
2. MATERIAL 
 
 Calorímetro; 
 Água; 
 Amostras de ferro, alumínio e latão; 
 Balança digital; 
 Termômetros (um analógico e um digital); 
 Béquer de vidro de 250 ml; 
 Proveta graduada de 100 ml; 
 Transformador 220V/110V; 
 Aquecedor elétrico 110V (mergulhão); 
 Fogareiro elétrico. 
 
 
 
 
 
 
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3. FUNDMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
CALOR: 
 Antes de abordamos conceitos como calor específico e capacidade térmica e como 
funciona um calorímetro é importante conhecermos o conceito chave para esse assunto que é o 
conceito de calor. 
 Definimos calor como a energia trocada entre dois corpos, essa energia é a energia 
térmica. O calor é transmitido do corpo de maior temperatura fazendo com que o mesmo ceda 
calor, para o corpo de menor temperatura fazendo com que ele absorva o calor cedido pelo 
corpo de maior temperatura até que o sistema esteja em equilíbrio térmico. No SI a unidade de 
calor é o Joule, porém a unidade mais usada é a de caloria. 
 
CALOR ESPECÍFICO: 
 O calor específico é definido como a quantidade de energia térmica que é preciso 
fornecer á um grama de uma substância até que a temperatura da mesma seja elevada em 
1°C. A unidade de medida do Calor específico no SI é a calorias por quilograma e por grau 
(cal/kg°C). 
 Em outras palavras o calor específico pode ser definido pela razão constante entre a 
capacidade térmica e a massa de uma substância, ficando matematicamente expresso pela 
equação: 
c = C 
 m 
Sendo: 
c: Calor específico; 
C: Capacidade térmica da substância; 
m: Massa da substância. 
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CAPACIDADE TÉRMICA: 
 A capacidade térmica é definida como a quantidade de calor que um corpo precisa 
absorver ou ceder até que sua temperatura sofra variação de 1ºC. Cada corpo ou substância 
apresenta capacidade térmica diferente, isso explica o fato das substâncias apresentarem 
variações diferentes na temperatura quando são aquecidos ou resfriados. 
 Assim, a capacidade térmica é uma grandeza que depende da quantidade de calor que o 
corpo recebe e da variação de temperatura do mesmo. Matematicamente essa expressão pode 
ser representada da seguinte maneira: 
C = Q 
 ΔT 
Onde: 
C: Capacidade térmica; 
Q: Quantidade de calor recebido; 
ΔT: Variação de temperatura. 
A unidade de medida da capacidade térmica no sistema internacional é calorias por graus 
celsius (Cal/°C). 
 
CALORÍMETRO: 
 O calorímetro é um aparelho isolado termicamente usado bastante em laboratórios para 
fazer estudos sobre a quantidade de calor trocado entre dois corpos de temperaturas diferentes, 
suas capacidades térmicas e calor específico. Afim de estudar as trocas de calor entre dois ou 
mais corpos, principalmente quando um deles está no estado líquido, é conveniente ter um 
recipiente adequado, que permita obter, de forma direta ou indireta, o valor das quantidades de 
calor trocadas entre os corpos. (podemos observar na Figura 1 um calorímetro.). 
Figura 1. Calorímetro usual. 
 
 
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4. PROCEDIMENTO 
 
PROCEDIMENTO 1: Determinação do equivalente em água do Calorímetro. 
1.1 - Colocou-se uma massa m’ = 80 gramas de água no calorímetro à temperatura ambiente. 
Para isso, foi medido numa proveta de 80 ml de água e colocado no calorímetro. Anotou-se na 
tabela 9.1 a temperatura da água fria, neste caso a temperatura ambiente, t0. 
1.2 - Colocou-se um pouco mais de 200 ml de água no béquer de vidro. Foi colocado o 
aquecedor no béquer antes de ligar para aquecer até aproximadamente 60 °C. Desligou-se o 
aquecedor elétrico e em seguida foi retirado do béquer. 
1.3 - Mediu-se 100 ml da água aquecida num béquer de plástico. Anotou-se a temperatura da 
água aquecida, T, depois de ter sido colocada no béquer de plástico. Foi anotado também as 
massas de água quente e de água fria na Tabela 9.1. 
1.4 - Colocou-se os 100 ml de água aquecida no calorímetro contendo 80 g de água à 
temperatura ambiente. 
1.5 - Agitou-se a água do calorímetro utilizando o termômetro digital. 
1.6 - Depois do equilíbrio térmico (cerca de dois minutos) anotou-se na Tabela 9.1 a 
temperatura do equilíbrio, te. 
 
Tabela 9.1. Resultados experimentais para a determinação do equivalente em água do calorímetro. 
m = massa de água quente 100,0 g 
m’= massa de água fria 80,0 g 
c0= calor específico da água 1cal/g °C 
T = temperatura da água quente 56,2 °C 
t0 = temperatura da água fria 28 ° C 
te = temperatura de equilíbrio 41,2 ° C 
C = capacidade calorífica do 
calorímetro 
33,6 cal/°C 
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1.7 - Calculamos a capacidade calorífica (equivalente em água) do calorímetro através da 
fórmula abaixo e consultamos nosso professor para saber se obtivemos um valor aceitável. 
𝐶 =
𝑚. 𝑐0. (𝑇 − 𝑡𝑒) − 𝑚’. 𝑐0. (𝑡𝑒 − 𝑡0)
𝑡𝑒 − 𝑡0
 
Daí temos, 
𝐶 =
100.1. (56,2 − 41,2) − 80.1. (41,2 − 28)
41,2 − 28
 
𝐶 =
444
13,2
Q 
𝐶 = 33,6 cal/°C 
 
 
PROCEDIMENTO 2: Determinação do calor específico de várias substâncias. 
2.1 - Colocou-se no calorímetro uma massa m’ = 200 g de água, à temperatura ambiente t0. 
Anotou-se na tabela 9.2. 
2.2 – O professor aqueceu a uma temperatura T (temperatura de ebulição da água) a substância 
cujo calor específico e se queira determinar. Para isso, deixou a amostra imersa em água 
fervente por alguns minutos a fim de que entre em equilíbrio térmico. Foi anotada a temperatura 
T na Tabela 9.2. 
2.3 - Colocou-se no calorímetro, com rapidez, a substância em teste, para não haver perda de 
calor. 
2.4 - Agitou-se sempre, esperando uniformizar a temperatura da “mistura” (de três a quatro 
minutos) e anotou-se na tabela 9.2 a temperatura de equilíbrio, te. 
2.5 - Levou-se a amostra a uma balança digital e foi determinado sua massa M, anotou-se na 
tabela 9.2. 
2.6 – Repetiu-se o procedimento para as outras amostras. 
 
Tabela 2: Resultados experimentais para a determinação do calor específico. 
Material M (g) m’ (g) m0 (g) T (°C) t0 (°C) te 
(°C) 
c 
(cal/g°C) 
Ferro 115,45 200,0 33,6 98,4 28,5 32,7 0,1293 
Alumínio 53 200,0 33,6 98,4 28,9 32,2 0,2197 
Latão 106,25 200,0 33,6 98,4 28,8 31,7 0,0975 
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Da fórmula: 𝑐 = ((𝑚’ + 𝑚0). 𝑐𝑜. (𝑡𝑒 − 𝑡𝑜)) 𝑀⁄ (𝑡𝑒 − 𝑡𝑜)temos: 
 
𝑐𝑓 = ((200 + 33,6). (32,7 − 28,5)) 115,45.⁄ (98,4 − 32,7). 
𝑐𝑓 = (233,6 ∗ 4,2)7585,065⁄ = 0,1293 𝑐𝑎𝑙 𝑔⁄ °𝐶 
 
𝑐𝑎𝑙 = ((200 + 33,6). (32,2 − 28,9)) 53.⁄ (98,4 − 32.2) 
𝑐𝑎𝑙 = (233,6 ∗ 3,3) 3508,600⁄ = 0,2197 𝑐𝑎𝑙 𝑔⁄ °𝐶 
 
𝑐𝑙 = ((200 + 33,6). (31,7 − 28,8)) 106,25.⁄ (98,4 − 31,7) 
𝑐𝑙 = (233,6 ∗ 2,9) 7086,875⁄ = 0,0975 𝑐𝑎𝑙 𝑔⁄ °𝐶 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. QUESTIONÁRIO 
 
1 - Lembrando que o calor específico da água é maior que o da areia, explique por que as brisas 
marítimas sopram, durante o dia, do mar para a terra, e, à noite, em sentido contrário. Discuta 
a influência destes fatos sobre o clima das regiões beira-mar. 
 R- Durante o dia, a areia esquenta mais rápido que a água, pois o maior calor específico 
da água determina uma menor velocidade na variação de temperatura, então o ar quente da areia 
sobe por ser mais leve e o ar mais frio do mar “é soprado” para a praia, dando origem a brisa 
marítima. À noite ocorre o inverso a brisa corre em direção ao mar, pois a areia que esfria mais 
rapidamente e, portanto detém o ar mais frio e denso é empurrado para o mar onde a água ainda 
está resfriando. 
 
2 - O calor pode ser absorvido por uma substância sem que esta mude sua temperatura? 
 R- Sim, o calor recebido em que o corpo muda de estado físico sem mudança de 
temperatura é denominado calor latente. Já a situação inversa é chamada de calor sensível. 
 
3 - Quando um objeto quente esquenta um frio, suas mudanças de temperatura são iguais em 
magnitude? Dê exemplo extraído desta prática. 
 R- Não, o ferro, por exemplo, estava a 98,5 °C e a água estava a 27,6 °C e a temperatura 
final foi de 31,7° C, o que dá uma diferença de temperatura para o ferro muito maior que a água. 
 
4 - Dois sólidos de massas diferentes, a uma mesma temperatura, recebem iguais quantidades 
de calor e sofrem a mesma variação de temperatura. Que relação há entre seus calores 
específicos? 
 R- Dada a fórmula do calor específico c=Q⁄m.ΔT, temos: 
Como as quantidades de calor, e a variação de temperatura são iguais, escrevemos: 
c=Q⁄m.ΔTe c’=Q⁄m’.ΔT, dividindo as equações teremos: 
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c⁄c’=((Q⁄m.ΔT))⁄((Q⁄m’.ΔT)), eliminando Q e ΔT: 
c⁄c’=m ’⁄m. 
 
5 - Um calorímetro contém 30 mL de água a temperatura ambiente, 25 ºC. Adiciona-se 50 mL 
de água a 35 ºC ao calorímetro. Após alguns minutos a temperatura estabiliza-se em 29 ºC. 
Determine: 
a) A capacidade térmica do calorímetro. 
R- Temos que o calor específico da água é de 1 cal/g ºC, assim: 
30 mL * 1cal/g ºC * (29ºC – 25ºC) + 50mL * 1cal/g ºC * (29ºC - 35ºC) + CT * (29ºC – 25ºC) 
= 0 
120 – 300 + CT * 4 = 0 
CT = 45 cal/ºC 
b) A quantidade de calor absorvida pelo calorímetro. 
R- 30 mL * (29ºC – 25ºC) + 50mL * (29ºC – 35ºC) = 120 – 300 = -180 cal. 
180 calorias foram cedidas. 
c) A quantidade de calor absorvida pela água existente previamente no calorímetro. 
R- 30 mL * (29ºC – 25ºC) = 120 cal. 
120 calorias foram absorvidas. 
d) A quantidade de calor cedida pela água quente (35ºC) adicionada ao calorímetro. 
R- 50mL * (29ºC – 35ºC) = -300 cal. 
300 calorias foram cedidas. 
 
 
 
 
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6. CONCLUSÃO 
 
 De acordo com os experimentos realizados na aula prática foi possivel determinar de 
maneira muito simples a capacidade térmica de um calorímetro analisando as trocas de calor 
realizadas entre água em temperatura ambiente e água um pouco mais quente, para observar 
essas trocas de calor foi utilizado o auxilio de um termômetro. Durante a prática também foi 
possível determinar de maneira simples o calor específico de três substâncias, sendo elas, o 
ferro, o alumínio e o latão. 
 Conclui-se portantanto que a prática foi realizada com sucesso pois a mesma mostrou 
resultados satisfatórios e de acordo com o esperado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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7. BIBLIOGRAFIA 
 
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/calor2.php (Acesso em: 
12/10/2015). 
https://www.infopedia.pt/login?ru=apoio/artigos/$calor-especifico (Acesso em: 12/10/2015). 
http://www.brasilescola.com/fisica/capacidade-termica.htm (Acesso em: 12/10/2015). 
http://www.brasilescola.com/fisica/calorimetro.htm (Acesso em: 12/10/2015). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/calor2.php
https://www.infopedia.pt/login?ru=apoio/artigos/$calor-especifico
http://www.brasilescola.com/fisica/capacidade-termica.htm
http://www.brasilescola.com/fisica/calorimetro.htm