Relatório 5 - Determinação de calor específico do Al

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO – UFES CENTRO 
UNIVERSITÁRIO DO NORTE DO ESPÍRITO SANTO - CEUNES 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAIS 
ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório experiência: 
Experiência 5 
 
Determinação de calor específico do Al 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Derian Barbosa Ferreira Junior 
Lucas Zacharias de Andrade Martins 
Lucas Ferreira Augusto 
Igor Gomes da Silva 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- DADOS DO EXPERIMENTO 
 
Tabela 1: Valores medidos de T(a), V(a), T(a) quente, M(a) e T(e) 
 
T(a)inicial (°C) V(a) (ml) T(a) quente (°C) M(a) (g) T(e) (°C) 
(24,0 ± 0,5) (200,0 ± 3) (81,0 ± 0,5) (200,0 ± 3) (74,0 ± 0,5) 
 
T(a)inicial = temperatura inicial da água fria 
V(a) = volume de água adicionado 
T(a) quente = temperatura da água após aquecimento 
M(a) = massa aproximada da água 
T(e) = temperatura no equilíbrio da primeira fase do experimento 
 
Tabela 2: Valores medidos de T1 
 
TAl (°C) Mal(g) Máguaf(g) Táguaf(°C) TEq(°C) 
(100,0 ± 0,5) (45,39±0,05) (200±3) (25±0,5°C) (27±0,5) 
 
TAl = temperatura do alumínio na segunda parte do experimento = temperatura da água 
 
- CALCULOS: 
 
• Massa especifica da água fria ma: 
 
A massa especifica da água é definida por ρ =
1g
𝑐𝑚3
= 1𝑔/𝑚𝑙, logo teremos: 
 
ρ = 
𝑚𝑎
𝑣𝑎
 
△ 𝑚𝑎 = ρ𝑣𝑎
△ 𝑣𝑎
𝑣𝑎
 
△ 𝑚𝑎 = 
1𝑔
𝑚𝑙
 2,5𝑚𝑙 ≅ 3𝑔 
Assim temos: 
 
𝑚1 ±△ 𝑚1 = 200 ± 3𝑔 
 
A capacidade térmica é calculada de seguinte forma 
 
𝐶(𝑇𝑒 − 𝑇𝑖) = 𝑚1𝑐𝑎(𝑇(𝑎) 𝑞𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 − 𝑇𝑒) 
𝐶(74,0 − 24) = 200 ∗ 1(81 − 74) 
𝐶 =
1400
54
= 25,9259 ≅ 26 𝑐𝑎𝑙 °C⁄ 
 
△ 𝐶 = 𝐶 (
△ 𝑚1
𝑚1
+
𝛿(𝑇𝐴𝑙 − 𝑇(𝑎)𝑞𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒)
𝑇𝐴𝑙 − 𝑇(𝑎)𝑞𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒
+
𝛿(𝑇𝑒 − 𝑇𝑖)
(𝑇𝑒 − 𝑇𝑖)
) 
 
𝛿(𝑇𝐴𝑙 − 𝑇(𝑎)𝑞𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒) = 0,5 + 0,5 = 1°C 
 
𝛿(𝑇𝑒 − 𝑇𝑖) = 0,5 + 0,5 = 1°C 
 
△ 𝐶 = 25,9259 (
3
200
+
1
19
+
1
54
) = 2,2335 ≅ 2,2°C 
 
 
 
Para o cálculo do calor específico temos: 
 
 
 
 
 
 
𝑄 = 𝑚𝑙𝑐𝑙(𝑇𝑖 − 𝑇) 
𝑄 = (𝑚𝑎𝑐𝑎 + 𝐶)(𝑇 − 𝑇𝑎) 
Obs: A diferença de temperatura foi rearranjada, de forma a encontrar o calor específico positivo. 
 
 
Igualando as equações e substituindo os valores da tabela chegamos a: 
 
(𝑚𝑎𝑐𝑎 + 𝐶)(𝑇 − 𝑇𝑎) = 𝑚𝑙𝑐𝑙(𝑇𝑖 − 𝑇) 
 
(200.1 + 70,4)(27 − 25) = 45,4. 𝑐(100 − 27) 
3314.2c=540.8 
C=0,1632 cal/(°C.g) 
Para o cálculo da incerteza temos: 
∆𝑓 = 𝑚𝑎𝑐𝑎 (
∆𝑚𝑎
𝑚𝑎
) = 𝑐∆𝑚𝑎 = 1.3 = 3 
∆𝑐′ = ∆𝑓 + ∆𝑐 = 3 + 6 = 9 
 
∆𝑐𝑙 = 𝑐𝑙 (
𝛿(𝑇 − 𝑇𝑎)
(𝑇 − 𝑇𝑎)
) + (
∆𝑚𝑙
𝑚𝑙
) + (
𝛿(𝑡𝑒 − 𝑡)
(𝑡𝑒 − 𝑡)
) 
 
Substituindo valores e calculando: 
 
𝑐𝑙 = 0,17 (
1
2
) + (
0.0005
45,4
) + (
1
73
) = 0,1𝑐𝑎𝑙/(°𝐶. 𝑔) 
 
 
 
 
 
 
 
Análise de Dados: 
 
Durante o processo do experimento, observa-se que ocorrem percas de calor em diversas etapas 
analisadas, devido ao não isolamento do local onde foi feito o experimento. Sendo assim, para a 
execução desse relatório, existem dois momentos onde as fugas desse processo é mais danosa 
mediante ao resultado final. 
Equação para cálculos da capacidade térmica do calorímetro: 
 
 𝐶 = 𝑚1. 𝑐𝑎 (𝑇1 − 𝑇𝑒 ) /(𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 ) 
 
Onde temos Te como a temperatura de equilíbrio do sistema. Diante disso, no que se trata as perdas 
relacionadas a capacidade térmica do calorímetro. Temos uma capacidade térmica de 0,1 cal/°C. 
O calor que dissipado durante o processo de transporte pode ter uma grande influencia na diluição 
da temperatura inicial em que o alumínio cede calor para agua, por consequência diminuindo a 
temperatura de equilíbrio do sistema. 
Essa análise pode ser representada através da associação das seguintes equações: 
 
 
 
 
 
 𝐶𝑙 = (𝑚𝑎.𝑐𝑎 + 𝐶)(𝑇 − 𝑇𝑎 ) 𝑚𝑙 (𝑇𝑙 − 𝑇) 
 
T é a temperatura de equilíbrio do sistema. Diante disso podemos dizer que quanto menor for o valor 
de T, maior será o denominador, por conseguinte, menor o numerador. Sendo assim, o calor 
especifico do alumínio tende a ser menor quando a perde de calor no transporte for maior . 
Analisando e utilizando a fórmula, foi encontrado um calor de especifico para o alumínio de C=0,1632 
cal/(°C.g). 
 
CONCLUSÃO 
 
Por meio do experimento, foi possível concluir que o calorímetro é um sistema isolado, 
porém, não possui uma isolação perfeita. Ele pode trocar pequenas quantidades de calor com o meio 
externo durante o procedimento experimental, assim gerando alteração na capacidade térmica e no 
calor específico calculados. 
Com isso, pode-se dizer que um ambiente sem isolamento pode vir a descaracterizar um 
experimento físico. Então, deve-se estar atento às condições ambientais para que as mesmas não 
influenciem excessivamente nos resultados esperados. 
Assim, os resultados obtidos durante o experimento não são iguais aos valores tabelados, 
entretanto são significativamente próximos.