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1.
Introdução:
Inicialmente baniremos uma definição popular errônea sobre temperatura e calor. Os obje objeto toss na natu nature reza za,, assi assim m como como nós, nós, são são feit feitos os de pequ pequen enas as partí partícu cula lass que que conhecemos como moléculas. Com elas ocorre algo invisível. Elas estão em constante estado de agitação, no caso dos sólidos, ou de movimentação, como ocorre em líquidos ou gases. Essa situação não é constante, elas podem estar mais ou menos agitadas, dependendo do estado energético em que elas se encontram. O que se observa é que quanto mais quente está o corpo, maior é a agitação molecular e o inverso também é verdadeiro, ou seja, a temperatura é uma grandeza física que está associada de alguma forma ao estado de movimentação ou agitação das moléculas.
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resultado final da atividade culinária, o importante para nós é observar que quanto mais água houver na panela, maior será a quantidade de calor necessária para se atingir a temperatura desejada e por isso ela terá uma capacidade térmica maior. Podemos, então, concluir que a capacidade térmica depende diretamente da massa do corpo e, portanto, pode ser calculada da seguinte forma: C
=
(eq.1)
m.c
Seja a equação fundamental da calorimetria designada pela expressão: Q
=m
.c.∆t
(eq.2)
A partir da (eq.2) obtém-se outro modo de representação da capacidade térmica: Q
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A capacidade específica de uma substância de mudar sua temperatura ao receber ou liberar calor para cada massa unitária que esta vier a se incluir denomina-se calor específico que pode ser obtido pela expressão: c
=
C m
•
c : calor específico de um dado material.
•
C : capacidade térmica da amostra deste material.
•
m : massa da amostra deste material.
Propriedades Envolvidas nas trocas de Calor (Princípios da Calorimetria) i.
Princípios de transformações inversas: a quantidade de calor que um corpo recebe é igual, em módulo, à quantidade de calor que um corpo cede ao voltar, pelo mesmo processo, à situação inicial.
ii.
Princípio do Equilíbrio Térmico: quando vários corpos inicialmente a
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Objetivos
- Determinar a capacidade térmica de um calorímetro; - Determinar o calor específico de uma liga metálica.
Materiais e Métodos
- Calorímetro - Béquer - Aquecedor
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verificou-se a temperatura de equilíbrio. Esse processo foi repetido com um bloco da mesma liga de massa diferente. Foram aquecidos mais alguns gramas de água, depois se verificou a temperatura e colocou-a no calorímetro, a fim de conseguir a temperatura de equilíbrio entre os elementos citados. Com os dados obtidos calculou-se o calor específico da liga metálica. Resultados e discussões
1º parte Água fria
Água quente
Temperatura inicial 27ºC 27ºC 27ºC 27ºC 70ºC 69ºC 66ºC 65ºC
Temperatura final 55 ºC 54 ºC 52 ºC 51ºC 55 ºC 54 ºC 52 ºC 51ºC
massa 50g 50g 50g 50g 100g 100g 100g 100g
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50 . 1 .(52-27) + 100 . 1 .(52-66) + C . (52-27) = 0 1250 – 1400 + C. 25 = 0 C3 = 6,00 cal / g. º C
QAF + QAQ + Qcal = 0 m . c . Δt + m . c . Δt + C . Δt = 0 50 . 1 .(51-27) + 100 . 1 .(50-65) + C . (51-27) = 0 1200 – 1400 + C. 24 = 0 C4 = 8, 33 cal / g. º C
C = (4,9 ± 2,7 cal/ºC)
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2º parte Água fria Água quente Liga metálica
Temperatura inicial 27ºC 27ºC 27ºC 79 ºC 79 ºC 79 ºC 27ºC 27ºC 27ºC
Temperatura final 60 ºC 61 ºC 60 ºC 60 ºC 61 ºC 60 ºC 60 ºC 61 ºC 60 ºC
QAF + QAQ + Qcal + Qmetal = 0 m . c . Δt + m . c . Δt + C . Δt + m . c . Δt = 0 50 . 1 . ( 61 – 30) + 100 . 1 . (61 – 79) + 4,9 . (61 – 30) + 46 . c . (60 – 30) = 0 1550 – 1800 + 151,9 + 1426 . c = 0 C1 = 0,068793828
QAF + QAQ + Qcal + Qmetal = 0
massa 50g 49g 51g 95g 98g 101g 46g 46g 46g
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σA = σ = 0,008968661= 0,005178058 ≈ 0,0051 √3 1,732050808 C = (0,0515 ± 0,0051 cal/ºC)
Métodos Experimentais Na primeira parte do trabalho teve-se como objetivo calcular a capacidade térmica do calorímetro. Para isso calculamos a quantidade de calor recebida pela água fria, pela água quente e com esses dados obteve-se o valor da capacidade térmica do calorímetro. QAF + QAQ + Qcal = 0 m . c . Δt + m . c . Δt + C . Δt = 0 Com os valores obtidos da capacidade térmica foi calculado a média, o desvio padrão e a incerteza da capacidade térmica. Na segunda parte foi adicionada uma liga metálica dentro do calorímetro e assim calcular o seu calor específico. Para isso utilizou-se o cálculo da quantidade de calor recebida pela água fria, a quantidade cedida pela água quente e a capacidade térmica do calorímetro obtida anteriormente na primeira parte. QAF + QAQ + Qcal + Qmetal = 0 m . c . Δt + m . c . Δt + C . Δt + m . c . Δt = 0
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Universidade Federal de Sergipe Departamento de Física – DFI Centro de Ciências Exatas e Tecnologia- CCET
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Bibliografia
•
Alonso e Finn, “Física um curso universitário”, 2ª edição, 13ª reimpressão,
Edgard Blucher, São Paulo ; •
Manoel
Batista
Pratavieira,
Pêndulo
simples.
Disponível
em:
, acessado em 26/06/2011; •
Souza, Marco Aurélio de, Guerrini, Iria; Experimento 6 – Pêndulo simples –
Medida
da
aceleração
da
gravidade.
Disponível
, acessado em 25/06/2011. •
, acessado em 25/06/2011.
•
em:
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Anexos Nome da tabela: Primeira Parte: Capacidade Térmica do Calorímetro
m água fria (g) Medida 1 Medida 2 Medida 3
σ
b em
T água fria
σ
b em
(°C)
50
m (g) 1
22
T (°C) 1
50
1
19
50
1
19
m água quente (g)
σ
b em
m
T água quente (°C)
σ
b em
T
T final
σ
b em
100
(g) 1
1
100
1
80
1
56
1
1
100
1
78
1
55
1
(°C)
(°C)
(°C)
78
1
54
1
T
Capacidade Térmica (cal/ °C)
Valor Médio:
Nome da tabela: Segunda Parte: Calor Específico
m água fria (g) Medida 1 Medida 2 Medida 3
σ
b em
T água fria
σ
b em
(°C)
50
m (g) 1
15
T (°C) 1
50
1
12
50
1
17
m água quente (g)
σ
b em
m
T água quente (°C)
σ
b em
T
T final
σ
b em
100
(g) 1
1
100
1
78
1
54
1
1
100
1
79
1
55
1
(°C)
(°C)
78
1
52
1
T
Calor Específico (cal/g· °C)
(°C)
Valor Médio:
