Calor Latente

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Universidade Estadual do Mato Grosso do Sul 
Licenciatura em Física (Matutino) 
Laboratório de Física I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Determinação do Calor Latente de Fusão do Gelo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nome: 
 FERNANDO FERREIRA ANSELMO 
 
 
 
 
 
Data: 25 de Outubro de 2005 
I – Objetivos 
 
Calcular experimentalmente o calor latente de fusão do gelo com seu 
respectivo erro experimental, pelo método das misturas; entender o funcionamento do 
calorímetro e suas limitações; identificar a temperatura de equilíbrio do sistema 
graficamente; compreender o princípio de conservação de energia (troca de calor). 
 
II – Introdução Teórica 
 
Colocando um pedaço de ferro na chama de uma vela, observamos que o 
calor fornecido pela chama provoca uma variação de temperatura (aquecimento) no ferro. 
Colocando um pedaço de gelo na chama de uma vela, notamos que o calor fornecido pela 
chama provoca uma mudança de estado (fusão) no gelo. 
Portanto, quando um corpo recebe ou cede calor, este pode produzir no 
corpo dois efeitos diferentes: variação de temperatura ou mudança de estado. Se o efeito no 
corpo for apenas variação de temperatura, o calor é chamado calor sensível. Se o efeito no 
corpo for apenas mudança de estado, o calor é chamado calor latente. 
Suponhamos que um corpo A de massa m receba uma quantidade de calor 
sensível Q que lhe provoca o aquecimento ( ).if tt − Verifica-se que a quantidade de calor 
Q é proporcional à massa m e à variação de temperatura ( ).if tt − 
)( if ttmcQ −= 
 
onde c é um coeficiente de proporcionalidade chamado calor especifico sensível da 
substância. 
Chama-se caloria a quantidade necessária para aquecer 1 g de água pura 
de 14,5 oC a 15,5 oC, sob pressão normal. 
A capacidade térmica ou capacidade calorífica de um corpo determina a 
quantidade de calor que esse corpo necessita para variar sua temperatura de uma unidade. 
mc
tt
Q
C
if
=
−
=
)(
 
A unidade de capacidade térmica é caloria/grau Celsius (Cal/°C) ou 
Joule/Kelvin (J/K). 
Considerando vários corpos em temperaturas diferentes, colocados em 
contato, constituindo um sistema termicamente isolado (sistema que não troca calor com o 
meio externo), eles trocam calor entre si, até atingirem o equilíbrio térmico. 
Mas, como o sistema é termicamente isolado, isto é, como ele não troca 
energia térmica com o meio, sua energia térmica total permanece constante. Sendo assim, a 
soma das quantidades de calor recebidas pelos corpos “mais frios” é exatamente igual à 
soma das quantidades de calor cedidas pelos corpos “mais quentes”. 
Logo, a soma das quantidades de calor cedidas por uns é igual à soma das 
quantidades de calor recebidas pelos demais. 
 
 = recebidacedida QQ 
Se convencionarmos: calor recebido Q > 0 e calor cedido Q< 0, a 
expressão se transforma: 
0=+ recebidocedido QQ 
 
O equivalente em água de um sistema é a massa de água cuja capacidade 
térmica é igual à capacidade térmica do sistema considerado. 
 
Csistema = Cequiv. em água 
 
Calor latente de fusão: quando há mudança de estado sólido para o 
líquido, a quantidade de calor que está sendo fornecida, não é para aumentar a temperatura, 
mas sim para fundir a substância. Enquanto não houver fundido toda a substância, a 
temperatura permanece constante. Então para que está servindo este calor fornecido? Está 
servindo para romper as ligações entre as moléculas em um sólido cristalino, por exemplo, 
gelo, como mostra a fig. 1. 
 
Figura 1 – Ligações entre as moléculas 
 de um sólido cristalino 
 
Calor latente (L) é a quantidade de calor necessária para fazer uma certa 
massa m de uma substância mudar de fase sem alterar a sua temperatura. 
Notação: L (calor latente de fusão) 
M
Q
L = 
 
Unidade de calor latente: U(L) = U(Q) / U (m) = 1 cal / g 
Unidade de calor latente – Sistema Internacional de Unidades: U(L) = 1 J / kg 
 
III – Procedimento Experimental 
 
Os Materiais utilizados neste experimento foram: cronômetro digital Axt – 
CIDEP com um erro de ± 0.001s; balança Marte As 5500 que apresenta um erro de ± 0.01 
g; calorímetro de água – Duplo Vaso – Didático; seringa. 
Primeiramente medimos o valor da massa de água e do gelo, e a 
temperatura inicial de água (Ta). 
Em seguida introduzimos o gelo picado (pois apresenta uma superfície 
especifica livre de contato maior que a pedra inteira, acelerando dessa maneira as trocas de 
calor com a água) no calorímetro para que diminua o tempo necessário para atingir o 
equilíbrio (te). 
Após introduzirmos o gelo na água, medimos com um termômetro 
graduado em graus Celsius a temperatura da água no calorímetro. A medida foi tomada de 
10 em 10 segundos no primeiro minuto. Após o primeiro minuto a medida foi feita com 
intervalos de tempo maiores. O tempo de observação do comportamento da temperatura foi 
de aproximadamente 15 minutos. 
 
IV – Apresentação e Análise. 
 
O método utilizado nesta experiência é denominado “método do 
calorímetro de mistura”. O calorímetro usado é um recipiente de alumínio de duplo vaso, 
onde se processarão as trocas de calor sendo a temperatura registrada através de um 
termômetro de mercúrio a intervalos de tempo estipulados pelos alunos. 
O valor da massa d’água foi gma )01,020,102( = , e a massa do gelo 
gmg )01,010,20( = . O valor encontrado da temperatura inicial da água foi Ta = (25,0  
0,05) °C. Dado: Cgcalca = /)001,0000,1( . 
O valor de temperatura d’água (T) em função do tempo (t). 
T t 
18 °C 10 s 
16 °C 20 s 
15 °C 30 s 
15 °C 40 s 
14 °C 50 s 
13 °C 60 s 
12 °C 80 s 
11 °C 100 s 
11 °C 120 s 
10 °C 145 s 
10 °C 170 s 
10 °C 195 s 
9,5 °C 225 s 
9,5 °C 255 s 
9,5 °C 285 s 
9,5 °C 325 s 
9,5 °C 365 s 
11,5 °C 425 s 
11 °C 485 s 
11 °C 545 s 
12 °C 665 s 
14 °C 785 s 
 
Com os dados acima, construímos um gráfico da temperatura (T) x tempo 
(t). A partir deste gráfico calculamos a temperatura de equilíbrio Te, observando o gráfico 
podemos dizer que Te = 9,5 °C. 
O valor do Calor Latente (Lf) do gelo se dá: 
 QA + Qg + Qeq. água = 0 
onde: 
 
QA → Quantidade de calor da água = )( aeaa TTcm − 
 
Qg → Quantidade de calor do gelo = fgeag LmTcm +− )0( 
 
Qeq. água → quantidade de calor de equivalente em água = )(. aeaáguaeq TTcm − 
 
 
0)()0()( . =−++−+− aeaáguaeqfgeagaeaa TTcmLmTcmTTcm 
 
 
)()0()( . aeaáguaeqeagaeaafg TTcmTcmTTcmLm −−−−−−= 
 
)()()( . eaaáguaeqeageaaafg TTcmTcmTTcmLm −+−+−= 
 
g
eaaáguaeqeageaaa
f
m
TTcmTcmTTcm
L
)()()( . −+−+−
= 
 
ea
g
aeaaguaeqa
f Tc
m
cTTmm
L −
−+
=
).).(( .
 
 
Portanto: 
 
)5,9.(000,1
10,20
000,1).5,925).(182,102(
−
−+
=fL 
 
192,83=fL 
 
O erro do calor latente de fusão do gelo: 
 
( ) aeeaeaf
ea
ea
aguaeq
aguaeq
a
a
g
g
a
a
f cTTcTcL
TT
TT
m
m
c
c
m
m
m
m
L 

 +++
















−
+
++++=
.
.
 
 
 
( ) 001,05,905,0000,15,9000,1192,83
5,925
05,005,0
18
7
000,1
001,0
1,20
01,0
2,102
01,0
+++











−
+
++++=fL
 
816,36=fL 
 
O valor do Calor Latente de Fusão do Gelo encontrado foi: 
 
gcalL f /)3783( = 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
V – Conclusão dos Resultados. 
 
Pelo método das misturas, o valor encontrado do calor latente de fusão do 
gelo foi Lf = (83  37) cal / g. O desvio encontrado foi de 4%. 
Observando o gráfico da temperatura (T) x tempo (t), durante 
aproximadamente 2 minutos a temperatura tornou-se constante. Sendo assim Te = (9,50  
0,05) °C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VI – Bibliografia 
 
Haliday – Resnick – “Física” Vol. 2 – 5a edição – Editora LTC. 
 
Barthem, R.B., Tratamento e Análisede dados em Física Experimental, 6ª edição, UFRJ.