experimento 4-calorimetria

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Experimento 4 
 
 
 
 
 
 
 
CALORIMETRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Calebe de Sousa Oliveira - 202021130 -(22A) 
Dayane Saturnino de Santana 201520343 -(22A) 
Igor Soldam Raimundo- 202021054 -(22A) 
 
 
 
 
RESUMO: 
Na calorimetria, a energia térmica está associada ao movimento das partículas 
microscópicas no interior de um corpo, e que essa energia é transferida de um corpo 
para outro por conta da diferença de temperatura entre eles. Decorrente dessa 
energia transferida, chamada de quantidade de calor (Q), um sistema ou substância 
pode sofrer variações em sua temperatura, ou ainda mudar de estado, sem variar sua 
temperatura. Quando uma quantidade de calor transferido Q produz uma 
transformação de fase, a substância pode passar por três “estágios” distintos: 
Variação de temperatura até a substância atingir a temperatura da transformação de 
fase; Transformação de fase propriamente dita; Variação de temperatura sofrida pela 
substância na nova fase. Diante disso, é necessário saber que o calor é positivo, 
quando a energia transferida é ABSORVIDA ou RECEBIDA pelo corpo, negativo, 
quando a energia é CEDIDA ou PERDIDA pelo corpo. Além disso, em um sistema 
isolado, por conservação de energia, a quantidade de energia recebida por um corpo 
é igual a quantidade de energia cedida por outro corpo: ΔQrec + ΔQced = 0 ΔQrec = 
– ΔQced ou |ΔQrec| = |ΔQced|. 
Palavras chaves: Calorimetria, energia térmica, temperatura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
O calor específico é a quantidade de calor necessária para que cada grama de 
uma substância sofra uma variação de temperatura. Essa grandeza é uma 
característica, ou propriedade, de cada tipo de substância e indica o comportamento 
do material quando exposto a uma fonte de calor. 
No estudo da Calorimetria, o calor específico está presen te na definição 
matemática do calor sensível e da capacidade térmica de um material. Alguns 
fenômenos cotidianos podem ser mais bem compreendidos a partir da definição de 
calor específico [1]. 
Quando um corpo absorve uma quantidade de calor podemos observar como 
consequência uma variação na temperatura. O calor absorvido pelo corpo é dado pela 
equação fundamental da calorimetria, que é dada por: 
 [1] 
São definidos por: m = massa (dado em g); c = calor específ ico (dado em 
cal/gºC); Δθ = variação de temperatura (dado em ºC). 
A capacidade térmica de um corpo tem a ver com a quantidade de energia que 
este recebe e a variação de temperatura que esta causa no corpo. Suponhamos que 
um corpo receba ou perca uma quantidade de energia Q sem alterar seu estado de 
agregação. Nesse caso, podemos observar que o corpo sofrerá uma variação de 
temperatura ΔT [2]. 
 [2] 
São definidos por: C = capacidade térmica; Q = quantidade de calor; ΔT = 
variação de temperatura. 
Em um sistema composto por corpos de materiais diferentes, termicamente 
isolados do meio externo, a soma algébrica dos calores trocados é igual a zero. Como 
podemos observar a seguir [3]. 
 [3] 
Em razão de o calorímetro ser construído com paredes adiabáticas e com 
capacidade térmica nula para não interferir nas trocas de calor entre os corpos 
colocados em seu interior, o calor cedido pelos corpos com maior temperatura será 
igual ao calor ganho pelos corpos com menor temperatura, e o fluxo de calor só será 
interrompido quando todos os corpos atingirem o equilíbrio térmico. 
Portanto, objetivou- se nesse estudo identificar a capacidade térmica de um 
calorímetro onde realizou- se transferências de calor entre corpos e líquidos com 
diferentes temperaturas para posterior equilíbrio térmico de um primeiro sistema. Bem 
como a identificação do calor específico de um corpo de prova que transferiu calor a 
um segundo sistema até seu equilíbrio. 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
O experimento constituiu- se por duas partes. A primeira parte utilizou- se um 
calorímetro, água fria e água quente. Sendo o sistema isolado e unindo 2 corpos com 
temperaturas diferentes haverá transferência de calor, e essa transferência vai do 
corpo mais quente para o corpo mais frio (um corpo cede calor, enquanto outro 
absorve). 
No primeiro caso ao inserir as duas misturas no calorímetro a água fria absorve calor 
e a água quente cede calor até o sistema, como um todo, chegue a uma temperatura 
de equilíbrio. A quantidade de calor que é cedida e absorvida pode ser calculada, 
através da massa do sistema, calor específico do sistema e da variação de 
temperatura (Temperatura de equilíbrio subtraída da temperatura inicial). 
Primeiro determinou- se a massa do calorímetro com uma balança digital, em seguida 
a massa do calorímetro com a água fria. Assim, teve- se acesso ao valor da massa 
de água fria. E também aferiu- se a temperatura inicial do sistema com um termômetro 
analógico. 
A água quente que foi inserida ao calorímetro, foi retirada do ebulidor com a 
temperatura de ebulição conhecida. Essa água ao ser inserida no calorímetro, após 
algum tempo aferiu- se novamente a temperatura de equilíbrio do sistema, ou 
temperatura final. 
Na segunda parte do experimento novamente colocou- se água fria num segundo 
calorímetro, e com o peso do calorímetro junto com o da água foi obtido também com 
o auxílio de uma balança digital, e em seguida identificou- se a massa da água fria 
por saber a massa desse segundo calorímetro. 
Para que houvesse transferência de calor inseriu - se um bloco de massa conhecida, 
cuja temperatura foi elevada dentro do ebulidor até o ponto de ebulição da água. Com 
isso igualou- se a temperatura do bloco a temperatura da água em ebulição. 
O bloco aquecido foi inserido no sistema calorímetro mais água fria, de modo a ceder 
calor ao sistema até atingir uma temperatura de equilíbrio do sistema, como um todo- 
bloco aquecido, mais água fria, mais calorímetro. 
 
 RESULTADOS 
 
 
 
 
 
ANÁLISE E DISCUSSÃO 
Observando os dados encontrados para a capacidade térmica, bem como a 
propagação de erros da incerteza da balança digital utilizada (+/- 0,01) g e do 
termômetro analógico (+/- 0,5), que influenciaram como medidas diretas para o 
cálculo indireto de grandezas como quantidade de calor absorvido e cedido, como 
para o cálculo do calor específico do corpo de prova. 
A obtenção da capacidade térmica do calorímetro, que possibilitou a obtenção 
de posteriores dados para o segundo sistema estudado, pode ser obtida num primeiro 
sistema, cujo calor absorvido pela água fria juntamente ao calorímetro foi de (48,80 
+/- 23,75) x 10^3 cal e o calor cedido pela água quente foi de (-25,02 +/- 13,10) x 10^2 
cal. Logo, a capacidade térmica do calorímetro foi de (18,52 +/- 12,38) x 10^2 cal/°C. 
Deste modo obteve- se para o calor específico do corpo de prova o valor de 
1,44 cal/g°C. Para isso, no segundo experimento, obteve- se que a quantidade de 
calor absorvido pela água fria juntamente ao calorímetro foi de (9819,7) cal e para o 
calor cedido pelo bloquinho aquecido de (1064558,292) cal. 
 
CONCLUSÃO 
Em virtude dos fatos supracitados, podemos concluir que através de um 
equilíbrio de temperatura entre materiais ou líquidos distintos, os elementos de 
temperatura mais elevada tanto no primeiro sistema, quanto no segundo, 
respectivamente com água quente e bloco aquecido, são responsáveis por ceder 
calor. Quanto os materiais do calorímetro, juntamente a água fria, em ambos os 
sistemas são os que absorvem esse calor. 
Podemos observar que ao entrar em equilíbrio, a somatória dos calores 
envolvidos, tanto o cedido quanto o absorvido, iguala- se a zero. Possibilitando dessa 
forma a obtenção da característica de capacidade térmica do calorímetro, cuja 
composição é constituída por mais de um material (primeiro sistema). 
Ao utilizar- se também um calorímetro no segundo sistema do experimentocomposto pelos mesmos materiais que o calorímetro do primeiro, podemos obter a 
característica do calor específico do corpo de prova de material puro não identificado, 
que transferiu calor. 
Para termos de comparação, o material do segundo experimento possui um 
calor específico maior que o da água. Logo é um bom condutor térmico. 
 
REERÊNCIAS 
[1] JÚNIOR, Joab Silas da Silva. "O que é calor específico?"; Brasil Escola. Disponível 
em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-calor-especifico.htm. 
Acesso em 20 de setembro de 2021. 
[2] GASPAR, A. Física. São Paulo, v.2, Ática, 2002. 
[3] FERREIRA, Nathan Augusto. "Calorímetro e as Trocas de Calor"; Brasil Escola. 
Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetro-as-trocas-calor.htm. 
Acesso em 20 de setembro de 2021. 
TIPLER, P. A.; Física para cientistas e engenheiros. Volume 1.6ªedição. Página 600.