Relatório Calor Específico - Eduardo Magnus, Leticia e Monique Mezzari

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Universidade do Extremo Sul Catarinense 
Curso de Engenharia Química 
Relatório Atividade Pratica – Física Experimental II 
 
 
 
 
CALOR ESPECÍFICO 
 
Eduardo Magnus, Leticia Vieira, Monique Fernandes Mezzari, Estevan1 
 
Resumo: Mediante a determinação da capacidade térmica e do calor específico dos materiais, ire-
mos estudar a absorção e transferência de calor em sólidos. O experimento foi realizado no labora-
tório de Física Experimental da Universidade do Extremo Sul Catarinense. Neste experimento, uma 
massa “m” de água é colocada em um balão, em seguida, outra massa “m” da mesma substância é 
inserida em um calorímetro, todos inicialmente em temperatura ambiente. Posteriormente uma 
porção de água com massa e temperatura conhecida, contida no balão, foi aquecida e sequencial-
mente introduzida no calorímetro, para então aguardar o equilíbrio térmico. Após alguns minutos 
é observada a temperatura do calorímetro e anotado os valores de todos estes componentes em 
uma tabela. Com esses dados, será encontrado a capacidade térmica do calorímetro. Utilizando a 
informação encontrada na primeira etapa, será avaliado o calor especifico do material alumínio. 
Adicionando uma quantidade “m” de água, com temperatura conhecida, ao calorímetro. Aquecer o 
alumínio em banho maria até a temperatura “t”, em seguida, dispor o mesmo no calorímetro da 
forma mais rápida possível a fim de não ocorrer troca de calor com o meio externo. Avaliar as tem-
peraturas encontradas e observar que, mediante os valores apresentados pelo experimento é pos-
sível determinar o calor especifico do material. 
 
Palavras-chave: Capacidade; Térmica; Calor específico; Transferência de calor; água; Equilíbrio Tér-
mico; Temperatura; Massa; 
 
1. Introdução 
Este relatório traz o conhecimento de algumas definições necessárias sobre calorimetria. Possui 
como objetivo familiarizar os conceitos de calor, troca de calor e calor especifico. Exemplificando 
através dos experimentos. 
Calor é uma das muitas formas em que a energia se apresenta na natureza (HALLIDAY,2009), 
contudo ela não é uma propriedade de um corpo, mas sim trata-se da energia que flui entre um 
sistema e a sua vizinhança devido a uma diferença de temperatura. 
Segundo HALLIDAY, 2009 o calor absorvido (cedido) via ser proporcional a massa da variação de 
temperatura e do material de que o corpo é feito. Desta forma obtemos a expressão (equação 01) 
abaixo: 
Q = mc(Tfinal – Tinicial) 
 
 
 
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Onde m é a massa, T representa a temperatura e c é a propriedade intrínseca do material que mede 
a “inércia” térmica do mesmo. Este último conceito nada mais é do que uma medida de quanto mais 
difícil ou mais fácil é para uma substância variar sua temperatura devido a troca de calor, ou seja, o 
calor especifico. 
Quando dois corpos com temperaturas diferentes são dispostos em contato ocorre uma 
transferência de calor até que os dois atinjam a mesma temperatura, atingindo o equilíbrio térmico. 
Esse princípio da conservação de energia é expresso matematicamente por (equação 02): 
ƩQperdido= ƩQrecebido 
Maqca(tiaq – te) = (Cc + mafca)(te-tiaf) 
O calor liberado ou absorvido por um sistema que sofre uma reação química é determinado por 
aparelhos chamados de calorímetros. Um calorímetro ideal é constituído de um recipiente com pa-
redes adiabáticas provido de um agitador e de um termômetro que mede a variação de temperatura 
ocorrida durante a reação. 
A capacidade térmica do calorímetro é determinada através da mistura no calorímetro da água fria 
(a temperatura tf) com água quente (a temperatura tq), e medindo sua temperatura resultante (tr), 
assim teremos a equação 03 do qual trata da quantidade de calor perdido da água quente: 
 
Figura 01: Equação 3 
 
E para determinar a quantidade ganha pela água fria utiliza-se a equação 04: 
 
Figura 02: Equação 4 
 
 
 
 
 
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Matematicamente, teremos a equação 05: 
 
Figura 03: Equação 5 
 
Ao saber do Qperdido, Qganho, tr e tf, pode-se calcular a capacidade térmica C do calorímetro (em 
cal/ºC). 
A capacidade calorífica nos diz quanto calor é absorvido por grau Celsius de aumento da tempera-
tura. Sua importância em calorimetria é que permite-nos determinar a quantidade de energia trans-
ferida a partir da variação de temperatura, que é facilmente mensurável. A capacidade calorífica de 
um calorímetro é uma quantidade empírica e é a medida em um experimento diferente. (ATKINS, 
2001). 
 
2. Materiais e métodos 
Na primeira etapa pesamos uma quantidade próxima de 200 g de água no Becker e registramos 
a massa referente ao corpo frio do sistema. Adicionamos a água ao calorímetro. Com auxílio de uma 
chaleira elétrica esquentamos a água (aprox. 90ºC) e posteriormente dosamos uma quantidade pró-
xima a 200g no Becker, registramos a massa e a temperatura da mesma. 
Medimos a temperatura do calorímetro e da água, que se encontram dentro do mesmo. Ambos 
devem estar em equilíbrio térmico. Adicionamos a massa de água quente ao interior do calorímetro. 
Nota1: Esta operação deverá ser realizada de maneira ágil a fim de minimizar a troca de calor com o meio externo. 
Registramos, na tabela 02, a temperatura da mistura, após o sistema (calorímetro + água) 
atingir o equilíbrio térmico. 
Na segunda etapa iremos experimentalmente descobrir o calor específico do alumínio. Desta 
forma adicionamos cerca de 150g de água ao Becker, e em seguida incluímos no calorímetro. Regis-
tramos a massa encontrada. A mesma será utilizada como massa fria do sistema. 
 
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Medimos e registramos a massa do alumínio. A massa deste material será referenciada como a 
massa do corpo quente do sistema. 
Adicionamos o material de interesse ao Becker e aquecemos o mesmo em banho-maria até atingir 
a temperatura de 90°C. 
Retiramos o corpo quente do Becker em banho-maria e incluímos no sistema (calorímetro + água 
fria). 
Nota2: Esta operação deverá ser realizada de maneira ágil a fim de minimizar a troca de calor com o meio externo. 
Medimos a temperatura da mistura, após o sistema – calorímetro + Água + alumínio – atingir o 
equilíbrio térmico e registramos na tabela 03. 
MATERIAL QUANTIDADE 
Banho-Maria 1 
Becker 4 
Calorímetro 1 
Chaleira Elétrica 1 
Balança Analítica 1 
Termômetro Graduado 1 
Alumínio 1 Fita 
Água 1 Litro 
 Tabela 01: Materiais e Equipamentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. Resultados e discussão 
Com base nos experimentos descritos no item anterior foi possível, utilizando a equação 03,04 
e 05, determinar a capacidade térmica do calorímetro: 
 
 
Substância 
Massa 
(M) 
Calor Especifico 
(c) 
Temperatura final 
(Tf) 
Temperatura 
inicial (Ti) 
Água Fria (200,03±0,01) g 1 cal/g °C 46,8°C 15,2°C 
Água Quente (200,14±0,01) g 1 cal/g °C 46,8°C 61,3°C 
Calorímetro - - 46,8°C 15,2°C 
Tabela 02: Dados coletados na primeira etapa do experimento. 
 
 
Água fria Água Quente 
Q = m*c*(Tf-Ti) Q = m*c*(Tf-Ti) 
Q = 200,03*1*(46,8-15,2) Q = 200,14*1*(46,8-61,3) 
Q=6320,95 J Q=2902,03 J 
 
 
Capacidade térmica 
Qperdido – Qganho = C* (Tf-Ti) 
6320,95 - 2902,03= C* (46,8-15,2) 
3418,92 = C*31,6 
C = 3418,92 / 31,6 
C = 108,19 cal/°C 
 
 
Utilizando a capacidade térmica encontrada acima, será possível determinar o calor especi-
fico do material alumínio, conforme experimento realizado na segunda etapa. 
 
Substância 
Massa 
(M) 
Calor Especifico 
(c) 
Temperatura final 
(Tf) 
Temperatura 
inicial (Ti) 
Água Fria1 (151,96±0,01) g 1 cal/g °C 17,3°C 15,7°C 
Alumínio (23,42±0,01) g 17,3°C 97,8°C 
Tabela 03: Dados coletados na segunda etapa do experimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Com base na equação 02 obtemos: 
 
Maqca(tiaq – te) = (Cc + mafca)(te-tiaf) 
Calor Especifico Substância 
23,42*c*(17,3-97,8)= (108,19+151,96*1)*(17,3-15,7) 
1885,31*c=260,15*1,6 
 c =416,24/1885,31 
c = 0,22078066 
c = 0,221 cal/g °C 
 
O valor encontrado para o calor especifico do alumínio, mediante o experimento realizado 
foi de 0,221 cal/g °C, porém o valor descrito na literatura é de 0,217 cal/g °C. Essa variação entre e 
valor encontrado e a referência pode ter ocorrido devido aos erros inclusos no processo, sendo eles: 
• Erros aleatórios: Pode haver pequenos erros aleatórios decorrentes de trocas de calor entre 
a água e o ambiente por problemas de vedação do calorímetro e também pela entrada de 
energia durante o processo de agitação, e a inclusão das substâncias no calorímetro. 
• Erros sistemáticos: Neste experimento, erros sistemáticos são causados pela calibração dos 
aparelhos (balança, termômetro). Como nem todos os instrumentos de medida eram digi-
tais, também poderá ocorrer erros sistemáticos na leitura das medidas por conta dos opera-
dores (erros de paralaxe e/ou erro na avaliação da indicação na escala). 
Calor específico é a quantidade de energia necessária para aumentar (ou diminuir) uma unidade 
de massa de uma substância em um grau. 
Considerando um material com o mesmo calor especifico e com temperatura ambiente, podemos 
utilizar a equação 01 para determinar a quantidade de energia necessária para aquecer 1000g até 
uma temperatura de 90°C. 
 
Q=1000*0,2987*(90-25) 
Q=19415,5J 
É através do calor específico que é possível identificar a quantidade de energia liberada por 
unidade de massa na diminuição da temperatura em grau. 
 
 
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4. Considerações finais 
Concluímos que o calor específico do alumínio é 0,221 cal/g° C e a capacidade térmica do caloríme-
tro é 108,19 cal/°C. Comparando-se o calor específico do alumínio que foi obtido no experimento 
com o valor encontrado na literatura (0,217/g°C), observamos que não são iguais. 
Consideramos que o experimento foi válido, no entanto os resultados experimentais diferem do 
esperado. A justificativa para tais discrepâncias é que o modelo de calorímetro utilizado no experi-
mento acompanha inevitáveis incertezas associadas, as quais refletem nos cálculos experimentais. 
O isopor é uma justificativa para o resultado divergente da literatura. Pois, através da condução 
térmica, o isopor também participa da troca de calor no sistema. A partir dos resultados obtidos, 
percebe-se que o calorímetro não é muito eficaz. Para que o calorímetro fosse mais eficiente deveria 
ter paredes duplas e espelhadas entre as que se faz o vácuo para minimizar mais ainda as perdas de 
calor tanto por condução como por irradiação. 
 
5. Referências 
RESNICK, Roberto; HALLIDAY, David; WA LKER, Jearl. Fundamentos de Física: A primeira lei da ter-
modinâmica. 8º Edição. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2009. Vo-
lume 2. 
CLEANELIMA. Calor Especifico. Disponível em: https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/qui-
mica/calor-especifico. Acesso em: 14 nov. 2020. 
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Edi-
tora Bookman: Porto Alegre, 2001. 
FERENCE, M. JR. et al. Curso de física: Calor. São Paulo: Editora Edgard Blücher.