Relatório sobre capacidade Térmica do Calorímetro e Calor Específico do Alumínio

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Universidade Federal do Maranhão – UFMA 
Centro de ciências sociais, saúde e tecnologia – CCSST 
Disciplina: Física experimental II 
 Docente: Profº Drº Pedro de Freitas 
Discente: Thainã Aparecida Jesus Rodrigues de Lima 
(Imperatriz, 23 de agosto de 2021) 
 
 
 
 
 
 
 
Prática 8- capacidade térmica do calorímetro e calor específico do alumínio 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imperatriz 
2021 
Thainã Aparecida Jesus Rodrigues de Lima 
 
 
 
 
 
 
 
PRÁTICA 8- Capacidade Térmica do Calorímetro e Calor Específico do Alumínio 
 
Relatório apresentado ao curso de 
Engenharia de Alimentos- UFMA Como 
parte das exigências da disciplina de física 
experimental II. Orientador Prof. Drº Pedro 
de Freitas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imperatriz 
2021 
 
 
Sumário 
INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 4 
OBJETIVOS ...................................................................................................................................... 5 
MATERIAIS ...................................................................................................................................... 5 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .......................................................................................... 6 
RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................................................... 6 
CONCLUSÃO ................................................................................................................................... 7 
REFERÊNCIAS ................................................................................................................................ 9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
A capacidade térmica de um corpo é quantidade de calor que este pode absorver ou doar 
para que sua temperatura varie. Em outras palavras, esta vai ser a quantidade de calor que um 
corpo irá receber ou dispersar no meio para que haja variação de temperatura no meio. Ou seja, 
ao colocar uma colher em uma xícara de café quente, nota-se que com o tempo a colher irá 
aquecer e o café esfriar, com essa troca de calor acontecendo até os dois corpos atingirem o 
equilíbrio térmico (YOUNG, 2003). 
A capacidade térmica pode ser calculada pela relação da quantidade de calor de um 
corpo com a variação da temperatura, dada pela seguinte fórmula: 
 
Onde “Q” é a quantidade de calor, “C” capacidade térmica e “∆𝑇" a variação de 
temperatura, sua unidade de medida é caloria por °C. Outra forma de se escrever a equação 1, 
é por meio da relação entre essa e a equação 3, no qual quantidade de calor será substituída e 
eliminado alguns termos, como podemos observar na equação 2 a seguir. 
 
𝐶 = 𝑚 ∗ 𝑐𝑒 (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 2) 
 
Onde “C” é a capacidade térmica, “m” massa do material que será usado para um 
experimento por exemplo e “ce” o calor específico do material. 
A quantidade de calor será dada pela relação entre a massa de um corpo, o seu calor 
específico e a variação da temperatura, como se observa na seguinte fórmula: 
𝑄 = 𝑚 ∗ 𝑐𝑒 ∗ ∆𝑇 (𝑒𝑞𝑢𝑎çã𝑜 3) 
 
No qual “m” será a massa do objeto, “ce” o calor específico e “Q” e “∆𝑇" são os mesmos 
citados anteriormente. 
O calor específico de um corpo é a quantidade máxima de calor que um grama de uma 
substância precisa para que a temperatura possa variar 1°C. Vale ressaltar que o calor específico 
é diferente para cada material, pois este vai depender das propriedades físicas e de como o 
material se comporta perante uma fonte de calor, por exemplo a água para variar 1°C ela precisa 
de 1 cal, já a areia precisa de uma menor quantidade um pouco menor que é de 0,2 cal para 
variar 1°C em sua temperatura (HALLIDAY, 2013). 
 
OBJETIVOS 
 
❖ Compreender os conceitos físicos e formulações matemáticas referentes à energia 
térmica, ao calor; 
❖ (Q), à temperatura (T), à Capacidade Térmica (C), ao calor específico (c), ao calor 
sensível (Qs) e às trocas de calor; 
❖ Estimar a capacidade térmica do calorímetro (Etapa 1); 
❖ Calcular o calor específico do alumínio (Etapa 2). 
 
MATERIAIS 
 
Etapa 1: 
✓ 01 calorímetro de 230 ml; 
✓ 01 proveta de 150 ml; 
✓ 01 termômetro – 10 a 110 °C; 
✓ 01 fogareiro elétrico; 
✓ Tripé; 
✓ Tela de amianto; 
✓ 01 béquer de 250 ml. 
 
Etapa 2: 
✓ 01 calorímetro de 230 ml; 
✓ 01 proveta de 150 ml; 
✓ 01 termômetro – 10 a 110 °C; 
✓ 01 fogareiro elétrico; 
✓ Tripé; 
✓ Tela de amianto; 
✓ 01 béquer de 250 ml; 
✓ Corpos de prova de alumínio; 
✓ Carretel de linha. 
 
 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
Capacidade térmica do calorímetro 
De início, pesou-se uma proveta com 50,00mL de água da torneira em uma balança 
analítica digital e colocou esta água no calorímetro, em seguida colocou o termômetro e mediu 
a sua temperatura. 
Após isso, pesou-se uma proveta com 80,00mL de água de torneira e colocou esta água 
em um béquer com um sistema de aquecimento formado por um tripé, termômetro, tela de 
amianto e um fogareiro elétrico para que essa fosse aquecida até 60°C. Em seguida, colocou-se 
esta água no calorímetro e esperou cerca de alguns minutos para que este entrasse em equilíbrio 
térmico. 
 
 Calor específico do alumínio 
Pesou-se na balança analítica a massa do corpo de 29,96g em seguida 100 ml de água 
da torneira na balança analítica digital, e colocou os pesos no sistema de aquecimento que 
continha água fervendo, para que esses atingissem a temperatura de 30°C. 
Logo colocou-se o corpo de prova na água em ebulição; aguardou-se alguns minutos e 
mediu-se a temperatura do corpo, Transferiu- se o corpo de prova para o calorímetro 
rapidamente e em seguida agitou-se o mesmo; durante o processo foi observada a temperatura 
indicada no termômetro, aguardou-se a temperatura estabilizar-se; e assim determinou a 
temperatura de equilíbrio térmico. 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Capacidade térmica do calorímetro 
A Tabela 1 apresenta os dados experimentais utilizados para a determinação da 
capacidade térmica do calorímetro. Sabemos que o calor especifico da água é de 1,0 cal/gºC e 
a sua densidade é 1g/cm3, log temos a seguinte relação: 1mL = 1g, logo: 50mL = 50g e 80mL 
= 80g. 
Tabela1: Dados experimentais utilizados para a determinação da capacidade térmica. 
M1 M2 θ1 θ2 θe 
50g 80g 30ºC 60ºC 47ºC 
Fonte: próprio autor. 
Com esses dados foi possível verificar a capacidade térmica do calorímetro. Para tanto, 
utilizou-se a equação: 
⅀𝑄𝑆 = 0 𝑄𝐶 +𝑄𝑎𝑓 +𝑄𝑎𝑞 = 0 
𝐶𝑐. 𝑚𝑐. ∆𝜃 +𝐶𝑎𝑓.𝑚1.∆𝜃 +𝐶𝑎𝑞.𝑚2.∆𝜃 = 0 
𝐶𝑐. 𝑚𝑐. (𝜃2 −𝜃1)+𝐶𝑎𝑓.𝑚1.(𝜃2 −𝜃1)+𝐶𝑎𝑞.𝑚2.(𝜃2 −𝜃𝑒) = 0 
𝐶𝑐 = 11,18 𝑐𝑎𝑙/𝑔°𝐶 
 
Através do procedimento, podemos notar que o calorímetro estava vedado, isto quer 
dizer que o processo foi adiabático já que não há troca de calor do sistema e também pode ser 
isentrópico, ou seja, o processo pode ser reversível. 
Na Tabela 2, estão dispostos os dados experimentais utilizados na prática para 
determinar o calor específico do alumínio. 
 
Tabela 2: Dados experimentais do calor específico alumínio. 
M1 M2 θ1 θ2 θe 
29,96g 100g 29ºC 90ºC 34ºC 
 
Através desses dados é possível determinar o calor específico do alumínio. Para tanto 
utilizou-se a equação: 
⅀𝑄𝑆 = 0 𝑄𝐶 +𝑄𝑎𝑓 +𝑄𝑎𝑞 = 0 
𝐶𝑐. 𝑚𝑐. ∆𝜃 +𝐶𝑎𝑓. 𝑚1.∆𝜃 +𝐶𝑎𝑞.𝑚2.∆𝜃 = 0 
𝐶𝑐. 𝑚𝑐. (𝜃2 −𝜃1) + 𝐶𝑎𝑓. 𝑚1.(𝜃2 −𝜃1)+𝐶𝑎𝑞.𝑚2.(𝜃2 −𝜃𝑒) = 0 
𝐶𝑐 = 0,23 𝑐𝑎𝑙/𝑔°𝐶 
 
 O valor do calor especifico do alumínio é 0,22 cal/g°C, e valor que obtivemos 
através do experimento foi 0,23 cal/g°C, a diferença do valor é de 0,01 que pode ser por causa 
do valor especifico da água ser bem maior do que o calor especifico do alumínio. 
 
CONCLUSÃO 
Portanto, através deste experimento foi possível observar e aprender sobrecalorimetria, 
mais especificamente sobre capacidade térmica e calor específico, onde calculou-se os mesmos 
através de dados obtidos no experimento. A capacidade térmica pode ser definida como a 
quantidade de calor que um corpo necessita receber ou perder para que sua temperatura varie 
de 1°C. 
O calor específico depende da massa e da substância do corpo. A capacidade térmica do 
calorímetro é 11,18 cal/g °C. Com o cálculo do calor específico, pode-se afirmar que realmente 
trata-se do alumínio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
HALLYDAY, David. Fundamentos da física, vol. 2: gravitação, ondas e termodinâmica/ 
David Hallyday, Robert Resnick, Jearl Walker. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 
 
YOUNG, Hugh D. FREEDMAN, Roger A. Física II: termodinâmica e ondas; tradução e 
revisão técnica: Adir Moysés Luiz; colaboradores: T. R. Sandin, A. Lewis Ford. – 10ª ed. São 
Paulo: Pearson Addison Wesley, 2003. 
 
DRIGO FILHO, E.; RUGGIERO, J. R. Calor específico. UNESP. Disponível em: 
<http://webeduc.mec.gov.br/portaldoprofessor/quimica/cd1/conteudo/aulas/2_aula/re 
cursos/16603/16603.pdf>. Acessado em: 23 de agosto de 2021.