12345Roteiro Experimental de Física II

7/25/2019 12345Roteiro Experimental de Física II

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Departamento de Física - ICE/UFJF

Laboratório de Física II

CALORIMETRIA

! Ob"eti#os $erais%

• Determinação da capacidade térmica C c de um calorímetro;• Determinação do calor específico de um corpo de prova;

* Anote a incerteza dos instrumentos de medida utilizados: ap

& ! E'perimentos%

&(! Determina)*o do capacidade t+rmica do ca,orímetro%

Nesta atividade você irá determinar a capacidade térmica de um calorímetro a partir de duasmassas de água à temperaturas diferentes. É de suma importncia a !ualidade das medidas"inclusive as das massas lí!uidas.

#m atividades didáticas pode ser considerado !ue $ cm% de água é igual a $ ml" o !ue" com &oa apro'imação" corresponde a $ grama.

$. (olo!ue no calorímetro $)) ml de água à temperatura am&iente;

. +ampe o calorímetro e introdu,a o term-metro pelo orifício da tampa;

%. (olo!ue água no caneco de alumínio e a!ueça até pr'imo de /)o(. 0 e&ulidorfunciona com $$) 1 e s pode ser ligado !uando estiver dentro da água;

/. 2eça a temperatura inicial )af do calorímetro com água;

3. 4repare na proveta $)) ml de água com temperatura em torno de )o( acima da

temperatura am&iente. 2eça a temperatura inicial )a! da água;

5. Derrame a água da proveta no calorímetro. +ampe o calorímetro e introdu,a oterm-metro pelo orifício da tampa;

6. 7gite leve e constantemente a mistura o&servando a temperatura" e anote a má'ima+emperatura e alcançada 8temperatura de e!uilí&rio térmico entre o calorímetro ea mistura9;

:. aça mais duas medidas para a capacidade térmica do calorímetro. (onstrua uma

ta&ela com as medidas da temperaturas )af " )a! e e " e calcule a

$ (alorimetria

ROTEIRO EXPERIENTAL F SICA EXPERIMENTAL IIEngenharia de Controle e Automação - ECA - IFF - Macaé





capacidade térmica do calorímetro para cada medida;

<. 7 partir da ta&ela encontre a capacidade térmica média do calorímetro" C c média

calor perdido = calor ganho 8$9

maq ca = C c maf ca 89

maq ca )a! − e = C c maf cae − )af 8%9

maq = massa de água morna ca = calor específico da água

)a! = temperatura inicial da água morna

e = temperatura de e!uilí&rio térmicoC c = (apacidade térmica do calorímetromaf = massa de água fria 8temperatura am&iente9)af = temperatura inicial da água fria 8temperatura am&iente9

(& - Determina)*o do ca,or especíico%

$). (olo!ue no calorímetro $)) ml de água à temperatura am&iente;

$$. +ampe o con>unto e introdu,a o term-metro no calorímetro;

$. 2eça a massa do corpo de prova de co&re" mcu ;

$%. (olo!ue o corpo de prova de co&re no interior do caneco de alumínio com 3)) ml deágua e a!ueça o con>unto até pr'imo a :)oc. 0 e&ulidor funciona com $$) 1 e s

pode ser ligado !uando estiver dentro da água;$/. 7guarde % minutos" sempre agitando levemente o corpo de prova no interior da água!uente;

$3. 2eça a temperatura a 8temperatura inicial do calorímetro com água9;

$5. 2eça a temperatura inicial )cu do co&re;

$6. +ransporte o corpo de prova de co&re pelo fio" colocando?o dentro do calorímetro.7gite leve e constantemente a mistura;

$:. 2eça a temperatura má'ima alcançada e 8temperatura de e!uilí&rio térmico do

(alorimetria





calorímetro9;

$<. aça mais duas medidas para calor específico do co&re. (onstrua uma ta&ela com asmedidas da temperaturas a " )cu e e " e calcule calor específico do co&re

para cada medida;

). 7 partir da ta&ela encontre o calor específico médio do co&re" cmédiocu

calor perdido= calor ganho 8/9

mcu ccu = cc ma ca 839

mcu ccu )cu − e = ccma c a e − a 859

mcu = massa do corpo de prova de cuccu = calor específico do alumínio)cu = temperatura inicial do corpo de prova 8cu9

e = temperatura de e!uilí&rio térmico do sistemaC c = (apacidade térmica do calorímetroa

= temperatura inicial da água no calorímetro

ma = massa de água !ue foi colocada no calorímetroca = calor específico da água

% (alorimetria





. ! Introd)*o Teórica%

7lgumas definiç@es importantesA

Ca,orimetria

(alorimetria significa B medida de calorC.

Ca,or

(alor é o nome dado à energia térmica em transito de um corpo para outro devido adiferença de temperatura e'istente entre eles.

Ca,oria 8cal9ma caloria 8cal9 é a !uantidade de calor !ue deve ser fornecida a um grama de água" para

elevar sua temperatura de $ o(.

Capacidade t+rmica 8capacidade calorífica9(apacidade térmica 8ou capacidade calorífica9 é a !uantidade de calor !ue deve ser

fornecida a um corpo para elevar sua temperatura de $ o(. 7 capacidade térmica é função danature,a do corpo e de sua massa.

• 7 capacidade térmica ( é uma característica de cada corpo" diferentes &locos de cEum&otem diferentes capacidades térmicas" apesar de serem da mesma su&stncia 8cEum&o9.

Ca,or ,atente de mdan)a de estado(alor latente de mudança de estado 8F9 é a !uantidade de calor" por unidade de massa" !ue é

necessário fornecer ou retirar de um certo corpo" so& uma certa pressão" para !ue ocorra a mudançade estado sem variação de temperatura.

• +oda su&stncia so& pressão constante sofre mudança de estado a uma dada temperatura. Nas mesmas condiç@es" uma mesma porção de massa de uma mesma su&stncia necessitaráde uma mesma !uantidade de calor para sofrer a mesma mudança de estado.

• (alor latente de fusão do geloA L F = :) cal / g

• (alor latente de solidificação da águaA L S = − :) cal /g

Ca,or especíico 8capacidade térmica mássica9(alor específico 8ou calor sensível" ou capacidade térmica mássica9 é a !uantidade de calor"

por unidade de massa" !ue é necessário fornecer ou retirar de um certo corpo" so& uma certa pressão" para !ue ocorra uma varição de um grau em sua temperatura. (alor específico da água

ca = $ cal /g co

= /"$: J / g co

Ca,orímetro

0 calorímetro é &asicamente constituído de uma cmara com paredes adia&áticas 8não permite troca de calor9" provida de um agitador e de um term-metro.

• 7 massa total dos componentes de um calorímetro é conEecida e constante.

/ (alorimetria





0 calorímetro permite determinarA

• 7 !uantidade de calor li&erado ou a&sorvido por uma transformação física ou !uímicareali,ada em seu interior.

• 0 calor específico de uma su&stncia• (alor latente de uma su&stncia• 0 calor de reação" etc

0 calorímetro e'perimenta todas as trocas de calor necessárias para atingir o e!uilí&riotérmico" logo" ele intervem e tem !ue ser considerado nos cálculos pertinentes à estas trocas. (omoo calor específico do calorímetro é difícil de ser medido em virtude dele ser constituído de diversos

materiais" podemos contornar esta dificuldade calculando sua capacidade t+rmica.(apacidade térmica de um calorímetro é a !uantidade de calor !ue deve ser fornecida aocalorímetro 8vaso" tampa" agitador" term-metro" etc9 para elevar sua temperatura de $ o(.

ma ve, determinada a capacidade térmica de um calorímetro" você não deve trocarnenEuma de suas partes" se o calorímetro for modificado a sua capacidade térmica deve serdeterminada novamente.

0ib,io1raia%

• (urso de ísica Gásica ? vol. " H.2oIsés Nussen,veig;

• undamentos de ísica ? vol. " HallidaI?JesnicK;• ísica e'perimental ? 2anual de Fa&oratrio para 2ecnica e (alor" J. 7't 1. H.

Luimarães.

3 (alorimetria

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