Relatório Calorimetria UFC

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Universidade Federal do Ceará
Campus Russas
Curso de Engenharia Mecânica
Relatório de Física Experimental
Prática 09: Calorimetria
Aluno: Lucas Felipe Aguiar Maia
Curso: Eng. Mecânica 2017.1 
Professor: Dr. Anderson Cunha - Tec. Lab. Roniere
Disciplina: Física Experimental para Engenharia 
Turma: 07A - Matrícula: 402 783
Russas - Ceará
2017
1. Objetivos
· Determinar a capacidade térmica de um calorímetro;
· Determinar o calor específico de vários sólidos.
2. Material Utilizado
· Calorímetro; - Aquecedor elétrico (mergulhão); 
· Termômetros (um analógico e um digital); - Béquer de vidro de 2000 ml 
· Proveta graduada; - Fogareiro elétrico
· Béquer de vidro de 250 ml; - Amostras metálicas
· Béquer de plástico de 100 ml; - Água
· Balança digital; 
3. Procedimento Experimental
OBSERVAÇÕES:
1- Utilize sempre o termômetro digital com o calorímetro;
2- O mergulhão só deve ficar ligado quando mergulhado. 
Mergulhe Ligue Desligue Retire
PARTE 01: DETERMINAÇÃO DO EQUIVALENTE EM ÁGUA NO CALORÍMETRO.
· Passo 1 - Colocar uma massa m’ = 80g de água (temperatura ambiente) no calorímetro. Para isso, meça, numa proveta, 80 ml de água e coloque no calorímetro. Anote na Tabela 9.1 a temperatura da água fria, neste caso a temperatura ambiente t0;
· Passo 2 - 2: Coloque 200 ml (um pouco mais) de água no béquer de vidro. Ponha o aquecedor no béquer, depois ligue-o e aqueça a água até, aproximadamente, 60° C. Desligue o aquecedor elétrico e retire-o do béquer.
· Passo 3 - Ponha 100 ml da água aquecida num béquer de plástico. Anote a temperatura da água aquecida, T, após ter sido colocada no béquer de plástico. Na Tabela 9.1, anote também as massas de água quente e de água fria;
· Passo 4 - Coloque os 100 ml de água aquecida no calorímetro contendo 80 g de água a temperatura ambiente.
· Passo 5 - Agite a água do calorímetro utilizando o termômetro digital;
· Passo 6 - Após atingir o equilíbrio térmico (cerca de dois minutos), anote, na Tabela 9.1 a temperatura de equilíbrio, te.
· Passo 7 - Calcule a capacidade calorífica (equivalente em água) do calorímetro.
· OBS: consulte seu professor se o valor é aceitável. Caso contrário, repita o procedimento com mais cuidado. Antes disso, lembre-se de lavar o calorímetro para esfriá-lo.
	m = massa de água quente
	99,23 g
	m’ = massa de água fria
	80,39 g
	c0 = calor específico da água 
	1 cal / g °C
	T = temperatura da água quente
	55,2°C
	t0 = temperatura da água fria
	28,7°C
	te = temperatura final de equilíbrio
	41,4°C
	C = capacidade calorífica do calorímetro
	27,435 cal/°C
Tabela 9.1: Resultados experimentais para a determinação do equivalente em água do calorímetro.
· Cálculo de C (capacidade calorífica do calorímetro): 
m x c0(T – te) = m' x c0(Te – t0) + C (te – t0)
99,23 x 1(55,2 – 41,4) = 80,39 x 1(41,4 – 28,7) + C (41,4 – 28,7)
1369,374 = 1020,953 + 12,7C
C = 27, 435 cal/°C
PARTE 02: DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DAS SUBSTÂNCIAS.
· Passo 8 - Colocar, no calorímetro, m’ = 200g de água, à temperatura ambiente;
· Passo 9 - (Este procedimento será realizado pelo professor): Mergulhe uma amostra, em água fervente, por alguns minutos, a fim de que entre em equilíbrio térmico. Anote a temperatura T da amostra na Tabela 9.2;
· Passo 10 - Colocar, no calorímetro, a substância em teste; OBS: Com rapidez, para não haver perda de calor.
· Passo 11 - Agite o “sistema” até o Eq. Térmico (de três a quatro minutos) e anote, na Tabela 9.2, a temperatura de equilíbrio, te.
· Passo 12 - Leve a amostra a uma balança digital, determine sua massa M e anote na Tabela 9.2;
· Passo 13 - Repita o procedimento para as outras amostras. Lembre-se de lavar o calorímetro para esfriá-lo;
	Material
	 M(g)
	m'(g)
	T°(C)
	t0(°C)
	te(°C)
	C (cal/°C
	m0(g)
	Alumínio
	31,25 g
	200
	98,1°C
	28,7°C
	29,9°C
	0,128
	27,43
	Alumínio
2 Blocos
	62,45 g
	200
	98°C
	28,7°C
	32,5 °C
	0,211
	27,43
	Ferro
	87,82 g
	200
	98,2°C
	28,7°C
	30,5°C
	0,068
	27,43
Tabela 9.2: Resultados experimentais para a determinação do calor específico.
4. Questionário
1. Um calorímetro contém 80 ml de água à temperatura ambiente, 25°C. Adiciona-se 40 ml de água a 35°C ao calorímetro. Após alguns minutos a temperatura estabiliza-se em 29°C. Determine:
a) A capacidade térmica do calorímetro.
b) A quantidade de calor absorvida pelo calorímetro.
c) A quantidade de calor absorvida pela água existente previamente no calorímetro.
d) A quantidade de calor cedida pela água quente (35°C) adicionada ao calorímetro.
Resposta: 
40.1(29-25) + 40.1(29-35) + C (29-25) = 0
160 – 240 + 4C = 0
a) C= 20 cal/°C
b) 160 cal
c) 200 cal
d) 80 cal
2. 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?
Resposta: 
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.ΔT e c’=Q/m’.ΔT, dividindo as equações teremos:
c/c’=(Q/m.ΔT)/(Q/m’.ΔT), eliminando Q e ΔT:
c/c’=m’/m.
3. Quando um objeto quente esquenta um frio, suas mudanças de temperatura são iguais em magnitude? Dê exemplo extraído desta prática.
Resposta: 
Não, o ferro, por exemplo, estava a 98,2 °C e a água estava a 28,7 °C e a temperatura final foi de 30,5° C, o que dá uma diferença de temperatura para o ferro muito maior que a água.
4. 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 à beira-mar.
Resposta: 
Durante o dia, a areia esquenta mais rápido que a água, 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.
5. O calor pode ser absorvido por uma substância sem que esta mude sua temperatura?
Resposta: 
Sim. Isso ocorre quando uma substancia está mudando de fase. Ela está recebendo o que chamamos de calor latente, que é a quantidade de calor que a substância recebe (ou cede), por unidade de massa, durante a transformação, mantendo-se constante a temperatura.
5. Conclusão
Após a realização dessa prática, percebe-se que o experimento foi de grande valia em várias concepções possíveis. Na prática foi observado e determinado calores específicos e capacidades térmicas de diferentes substâncias sem grandes dificuldades. Os experimentos são relativamente simples para pessoas com baixo manuseio de instrumentos de precisão e baixa experiência em testes de medição de grandezas.
Pode-se entender a relação entre o equilíbrio térmico entre as substâncias com as suas respectivas capacidades térmicas. Viu-se que cada substância possui sua capacidade térmica e seu calor específico, caracterizando as propriedades de um elemento.
6. Referências
· Manual Calorimetria 2017.pdf - Física Experimental – UFC – Campus Russas – Prof. Dr. Anderson Cunha
· http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/calor.php 
· https://www.todamateria.com.br/calorimetria/ 
· Física Halliday e Resnick - 9° Edição - Volume 02
Acesso em 05/10/2017 ás 21:06 Horas.