RELATÓRIO EXPERIMENTAL CALORIMETRIA

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
  
 
Departamento de Ciências Exatas – DCI
Campus Regional de Goioerê
Física Experimental I – 6703
 
  
 
 
 
CALORÍMETRIA
 
 
 
 
 
 
ACADÊMICOS:                                                                   RA:
Adriana Maria Neves Gonçalves                                      122478
Ethieny Nishimura Yamaguchi                                         128442
Luiz Carlos Anibal Junior                                                 132501 
TURMA:                                                                          Professora:
Engenharia de Produção – 71                       Maria Aparecida C. dos Santos
 
 
Goioerê, 2023
1. Resumo
Através do presente estudo, entendeu-se que o calor é uma das muitas formas que a energia se apresenta na natureza, contudo, ela não é a propriedade de um corpo, pois, ela fica oscilando a todo o momento, ao contrario por exemplo da energia cinética. O presente trabalho buscou abordar principalmente questões de Calorimetria, ou como no caso do experimento, um calorímetro. Pode-se observar a perca de calor por conta da troca de recipiente, saindo de um recipiente de vidro já aquecido, para um recipiente de metal em temperatura ambiente, ocorrendo assim uma perca rápida de calor da água, ocasionando uma pequena evaporação.
2. Introdução
Calorimetria é um dos ramos de estudo no âmbito da Termodinâmica. O que
se estuda é a troca de energia na forma de calor entre dois ou mais corpos ou
substâncias. Este experimento envolve os conceitos de calor, lei de conservação de
energia, capacidade térmica e calor específico de um líquido. Diante disso, com o
intuito de estudar a Primeira Lei da Termodinâmica, realizou -se um experimento em
que se utilizou um sistema composto por uma fonte de tensão DC ligada a um
calorímetro, contendo uma resistência, a qual, por efeito Joule, é capaz de
transformar energia elétrica em térmica. [2]
"O calorímetro é um aparelho que consegue mensurar a energia térmica (ou calor) trocada entre os sistemas termodinâmicos que possuem temperaturas distintas. Ele é muito utilizado em laboratórios, em razão de ser um aparelho isolado termicamente da vizinhança em que está. O primeiro calorímetro foi desenvolvido em 1784 por Antoine Lavoisier (1743-1794) e Pierre-Simon Laplace (1749-1827). Ele continha gelo na sua repartição interna e também no recipiente externo que o envolvia." [1]
Sabemos que algumas substâncias são mais difíceis de se aquecerem do que outras. Em linguagem mais científica, dizemos que algumas substâncias, mesmo recebendo a mesma quantidade de calor que outras, experimentam menor elevação de temperatura que outras. Joseph Black idealizou o primeiro calorímetro de gelo. Ele utilizou dois blocos de gelo e colocou o material em , aquecido, entre os blocos e mediu a quantidade de água derretida que escorria entre os blocos. [1]
Se tivermos K gramas de uma substância cujo calor específico é c, a quantidade de calor (Q) necessária para variar sua temperatura de ∆T é:
 (2.1)
Em que C é a capacidade térmica, que é o produto da massa pelo calor específico, dada em cal/°C:
 (2.2)
Imagine que uma amostra A, de massa mA, de uma substância de calor especifico cA, aquecida a uma temperatura TA, seja mergulhada em uma massa m de água contida num calorímetro, de capacidade térmica C, cujas paredes sejam adiabáticas. A água e o calorímetro estão inicialmente à temperatura Ti<TA. Após estabelecer-se o equilíbrio térmico, o sistema atinge a temperatura Tf. Como as paredes adiabáticas não permitem trocas de calor com o exterior, á quantidade de calor perdida pela amostra será cedida à água e ao calorímetro, de modo que:
 (2.3)
3. Objetivos
Este relatório tem por objetivo, obter a capacidade térmica do calorímetro, obter o calor específico da água e sua quantidade de calor, obter a temperatura e massa final, definir se houve evaporação e a capacidade térmica do calorímetro.
4. Desenvolvimento experimental
4.1 Materiais utilizados
· 1 Calorímetro com agitador;
· 1 Termômetro;
· 1 Peça metálica;
· 1 Aquecedor;
· Balança;
· Água.
4.2 Descrição experimental (sem peça metálica)
1. Meça 50 g de água, em temperatura ambiente, e coloque no calorímetro, anotando a temperatura do sistema apos o equilíbrio térmico;
2. Meça a massa do sistema completo, calorímetro + água fria;
3. Meça 100g de água e coloque para aquecer;
4. Retire a água do aquecedor após a temperatura ultrapassar 80°C;
5. Com o auxilio do agitador, mexa a água para uma maior homogeneidade e meça a temperatura de equilíbrio da água quente, mas não demore muito, para que a temperatura da água não baixe muito;
6. Rapidamente, abra o calorímetro, coloque a água quente e feche o calorímetro;
7. Meça a temperatura final de equilíbrio térmico;
8. Meça a massa do sistema completo, calorímetro + água fria + água quente, e confira se houve evaporação da massa de água quente, durante o aquecimento.
4.3 Descrição experimental (com peça metálica)
1. Coloque no calorímetro uma peça metálica, cuja massa deve ser aferida;
2. Meça 50 g de água, em temperatura ambiente, e coloque no calorímetro, anotando a temperatura do sistema apos o equilíbrio térmico;
3. Meça a massa do sistema completo, calorímetro + água fria + peça metálica;
4. Meça 100g de água e coloque para aquecer;
5. Retire a água do aquecedor após a temperatura ultrapassar 80°C;
6. Com o auxilio do agitador, mexa a água para uma maior homogeneidade e meça a temperatura de equilíbrio da água quente, mas não demore muito, para que a temperatura da água não baixe muito;
7. Rapidamente, abra o calorímetro, coloque a água quente e feche o calorímetro;
8. Meça a temperatura final de equilíbrio térmico;
9. Meça a massa do sistema completo, calorímetro + água fria + água quente + peça metálica, e confira se houve evaporação da massa de água quente, durante o aquecimento.
4.4 Dados obtidos experimentalmente (sem peça metálica)
Tabela 4.4.1: Dados obtidos do experimento
	TEMPERATURA DA ÁGUA AMBIENTE
	28°C
	TEMPERATURA DA ÁGUA QUENTE
	84°C
	TEMPERATURA DO CALORÍMETRO APÓS A MISTURA DAS ÁGUAS
	66°C
	MASSA DA ÁGUA EM TEMPERATURA AMBIENTE
	50,42g
	MASSA DA ÁGUA QUENTE
	100,14g
	CALOR ESPECÍFICO
	1,0cal/gK
4.5 Dados obtidos experimentalmente (com peça metálica)
Tabela 4.5.1: Dados obtidos do experimento
	TEMPERATURA DA ÁGUA AMBIENTE
	27°C
	TEMPERATURA DA ÁGUA QUENTE
	89°C
	TEMPERATURA DO CALORÍMETRO APÓS A MISTURA DAS ÁGUAS
	65°C
	MASSA DA ÁGUA EM TEMPERATURA AMBIENTE
	50,05g
	MASSA DA ÁGUA QUENTE
	100,08g
	MASSA DA PEÇA METÁLICA
	51,52g
	CALOR ESPECÍFICO
	1,0cal/gK
4.6 Interpretação dos Resultados
Para obter a quantidade específica de calor foi utilizado a equação (2.1), para encontrar o calor específico a equação (2.2) e para a quantidade total de calor foi usada a equação (2.3), na qual a quantidade específica de calor da água fria (Qf) foi igual a 1957,76cal, da água quente (Qq) foi igual a -1802,52cal e do calorímetro (Qc) igual a -155,42cal, sendo a capacidade térmica do calorímetro igual a -4,09cal/K, já com a peça metálica dentro dá agua obteve-se os seguintes resultados: quantidade específica de calor da água fria (Qf) foi igual a 1901,9cal, da água quente (Qq) foi igual a -24001,92cal e do calorímetro (Qc) igual a -655,85cal, sendo a capacidade térmica do calorímetro igual a -0,335cal/K
5 Conclusão
Chegou-se a conclusão de que os objetivos do experimento foram satisfeitos pois foi descoberto que o Calorímetro perde calor nas duas ocasiões, com e sem a peça metálica e que sim, há evaporação da água, mesmo que mínima no Calorímetro, além dos resultados encontrados no tópico acima (4.6).
5 Referências Bibliográficas
[1] H. Mukai e P.R.G Fernandes, apostila de laboratório de física/ DFI -UEM – 2018.
[2] “Densidade Relativa e Calor Específico para Diversos Líquidos” SUCRANA – Soluções em Engenharia.
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos deFísica: Gravitação, ondas e termodinâmica. 9. ed. v. 2. Rio de Janeiro: LTC, 2015.
YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física ll: Termodinâmica e ondas. 12. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2008.