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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ CURSO ENGENHARIA CIVIL Campus Tom Jobim – Barra FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL II Professor: Miguel Jorge Augusto Ramos EXPERIMENTO – CALORIMETRIA RELATÓRIO Nome: Marcos Silvestre dos Santos da Silva Matricula: 201903459559 Rio de Janeiro Junho 2020 INDICE 1. Objetivo 2. Material 3. Pré-teste 4. Experimento 5. Pós-teste 6. Referências bibliográficas 1. Objetivo “Este experimento trata de fenômenos decorrentes da troca de energia térmica entre corpos. Durante os experimentos, deve-se: 1: Determinar a capacidade térmica de um calorímetro. 2: Utilizar este dado para determinar o calor específico de diversas substâncias 3: Fazer a montagem e ajustes dos equipamentos e instrumentos necessários para a realização do experimento Ao final deste experimento, deve-se: A: Descrever os fenômenos causados pelo aquecimento de um corpo de prova ou substância. B: Ilustrar como ocorre o equilíbrio térmico entre substâncias sólidas e líquidas. C: Determinar a capacidade térmica de um calorímetro. D: Determinar o calor específico de uma substância” 2. Material ✓ Termômetro: É utilizado para medir as temperaturas de aquecimento da água, corpo de prova, além da temperatura do calorímetro. ✓ Garrafa térmica: Armazena água aquecida a 80°C. ✓ Calorímetro: Sistema isolado, onde a troca térmica ocorre apenas entre os corpos que estão em seu interior, não trocando calor com o ambiente. ✓ Sistema de aquecimento: Fornece calor para aquecer a água que será utilizada no experimento. ✓ Béquer: Recipiente utilizado junto a balança para conferir o peso do líquido e ao sistema de aquecimento de água para aquecê-la a 80°C. ✓ Pisseta: Recipiente contendo água e óleo para serem inseridos no béquer. ✓ Balança: Utilizada para medira a massa dos fluídos. 3. Pré-Teste 1)Sobre a equação fundamental da calorimetria é correto afirmar que: R: O calor trocado por um corpo depende de sua massa e calor específico; 2)Considerando dois líquidos ‘a’ e ‘b’ de mesma massa e temperatura inicial, sendo o calor específico de ‘a’ duas vezes o calor específico de ‘b’, colocados em um sistema que lhes transfira igual quantidade de calor, o que acontece com a variação de temperatura dos fluidos? R: O liquido ‘b’ sofre uma maior variação de temperatura; 3)Qual a unidade de medida que é utilizada para mensurar o calor específico dos materiais no SI: R: KJ/Kg°C. 4)Se um fluido ‘F1’ possui calor específico C1, e o fluido ‘F2’ possui o calor específico 2C1 (O dobro de F1), ambos tendo a mesma massa e sofrendo a mesma variação de temperatura. Qual dos dois fluidos requer mais calor para gerar a mesma mudança em sua temperatura? R: ‘F2’. 5)Você coloca diversos cubos de gelo em um copo com água a 26 °C. O que é correto afirmar com relação a troca térmica entre o gelo e a água? R: A água transfere calor para o gelo. 4. Experimento PARTE I: Determinação da capacidade térmica de um calorímetro: 1: Selecione os EPI’s: será necessário o uso do jaleco e dos óculos de proteção 2: Zerando a balança para o peso do béquer: A: Posicionar béquer na balança B: Deve-se “TARAR” a balança C: Retornar o béquer para a bancada. 3: Adicione água no béquer: 100ml de água 4: Medir a massa da água colocada no béquer, na balança. 5: Ajustando o aquecimento: A: Posicionar o béquer, com a água, no sistema de aquecimento. B: Ligar sistema de aquecimento C: Ajustar a velocidade de aquecimento do fluído contido no béquer 6: Medindo temperatura de aquecimento: A: Usar o termômetro para medir o fluído no béquer B: Aquecer até aproximadamente 80° C e então desligue o sistema de aquecimento C: Retirar o béquer do sistema de aquecimento 7: Medir a temperatura inicial do calorímetro 8: Adicionando água aquecida ao calorímetro A: Inserir a água aquecida contida no béquer ao calorímetro B: “Agitar conteúdo” visando acelerar a troca térmica entre o calorímetro e a água aquecida. 9: Medir a temperatura no calorímetro e aguardar a temperatura estabilizar e anote seu valor. 10: Desmonte o experimento 11: Determinar capacidade térmica do calorímetro: A: A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da Conservação de energia: QCEDIDO = QRECEBIDO Qcedido pela água quente = Qabsorvido pelo calorímetro m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC) C = m1c (T1 - Tf) / (Tf - TC) C = capacidade térmica do calorímetro; m1 = massa de água; c = calor específico da água (1cal/g °C); T1= temperatura da água quente; Tf = temperatura final de equilíbrio sistema; TC = temperatura no interior do calorímetro B: Com os dados obtidos, determine a capacidade térmica do calorímetro: C = ? m1 = 100,8g T1 = 82,1 °C Tf = 75 °C Tc = 25,3 C = 1Cal/g°C (4,186/g°C) C= m1c (T1 - Tf) / (Tf - TC) C=100,8.1 (81,1 – 75) / (75 – 25,3) C=100,8 (6,1)/(49,7) C=100,8 . 0,12 C= 12,4 Cal/g°C C= 51,90 KJ/Kg°C PARTE II: Determinação do calor específico de líquidos: 12: Adicione óleo no béquer: 100ml de óleo 13: Medir a massa do óleo colocado no béquer, na balança. 14: Ajustando o aquecimento: A: Posicionar o béquer, com o óleo, no sistema de aquecimento. B: Ligar sistema de aquecimento 15: Medindo temperatura de aquecimento: A: Usar o termômetro para medir o fluído no béquer B: Aquecer até aproximadamente 80° C e então desligue o sistema de aquecimento C: Retirar o béquer do sistema de aquecimento 16: Medir a temperatura inicial do calorímetro 17: Adicionando o óleo aquecido ao calorímetro A: Inserir o óleo aquecido contida no béquer ao calorímetro B: “Agitar conteúdo” visando acelerar a troca térmica entre o calorímetro e a água aquecida. 18: Medir a temperatura no calorímetro e aguardar a temperatura estabilizar e anote seu valor. 19: Desmonte o experimento 11: Determinar calor específico do óleo: A: A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da conservação de energia: QCEDIDO = QRECEBIDO Qcedido pela água quente = Qabsorvido pelo calorímetro m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC) c = C (Tf - TC) / m1 (T1 – Tf) Onde: C = capacidade térmica do calorímetro; m1 = massa de óleo; c = calor específico do óleo; T1= temperatura do óleo quente; Tf = temperatura final de equilíbrio sistema; TC = temperatura no interior do calorímetro B: Com os dados obtidos, calcule o calor específico do óleo. Compare o valor obtido com valores de calor específico de óleos vegetais encontrados na internet. Justifique eventuais diferenças. C = 12,4cal/°C m1 = 97,3g T1 = 85,2 °C Tf = 70,2 °C Tc = 25,3 C = 1Cal/g°C (4,186/g°C) C= m1c (T1 - Tf) / (Tf - TC) 12,4 = 97,3.c (85,2 – 70,2)/(70,2-25,3) 12,4 = 97,3c (15)/(44,9) 32,5c =12,4 C = 0,38 Cal/g°C C=1,59 KJ/Kg°C 5. Pós-teste 1)Considerando uma situação em que óleo e água são aquecidos até uma temperatura de 100 graus utilizando-se uma mesma fonte de calor, qual dos dois fluidos chegará a essa temperatura primeiro? R: O Óleo, porque tem um calor específico menor que o da água; 2)Qual a forma correta de acelerar a estabilização da temperatura do fluído inserido no calorímetro? R: Agitar o fluido dentro do calorímetro; 3)Quanto maior o calor específico: R: Maior a quantidade de energia para se aquecer uma substância; 4)Ao se inserir água aquecida no calorímetro, o que a estabilização da temperatura representa? R: O sistema entrou em equilíbrio. 5)Qual o valor do calor específico do óleo que você utilizou no experimento? R:1,67 KJ/Kg°C 6. Bibliografia � //www.virtuaslab.net/ualabs/ualab/17/5ee2270a8c39a.html � //ppgcta.propesp.ufpa.br/ARQUIVOS/dissertacoes/2008/Licia%20Ar aujo.pdf � Anotações e informações obtidas em aula on-line