Baixe Determinação da Capacidade Térmica de um Calorímetro: Um Exercício Prático de Física e outras Notas de estudo em PDF para Energia, somente na Docsity!
NOME _________________________________
ESCOLA________________________________
EQUIPE _____________SÉRIE_____________
PERÍODO ___________DATA _____________
QUESTÃO PRÉVIA
“Para que quantidades diferentes de água tenham a mesma variação de temperatura em um mesmo intervalo de tempo, qual a relação entre as quantidades de calor fornecidas?”
Resposta:
OBJETIVOS
- Verificar experimentalmente, como ocorre o equilíbrio térmico, utilizando um calorímetro.
- Medir a capacidade térmica do calorímetro.
INTRODUÇÃO
Calorímetro: é um sistema fechado que não permite trocas de calor com o ambiente semelhante à garrafa térmica (fig. 2.3). No calorímetro, utilizado para estes experimentos, o vaso interno é uma lata de alumínio de refrigerante, para eliminar a propagação do calor por radiação e um recipiente de isopor para eliminar a propagação do calor por condução.
Capacidade Térmica: fornecendo a mesma quantidade de calor para uma massa m de água e para outra massa três vezes maior de água, 3 m, observa-se experimentalmente que para que tenham a mesma variação de temperatura é necessário fornecer uma quantidade de calor três vezes maior para a de massa 3 m que para a de massa m. Temos, portanto, que a quantidade de calor é diretamente proporcional à variação de temperatura. A constante de proporcionalidade é denominada capacidade térmica.
Notação: C ⇒ Capacidade térmica
Q = C ∆ T
C = Q / ∆ T (2.1)
A capacidade térmica mede a quantidade de calor necessária para que haja uma variação unitária de temperatura e está relacionada diretamente com a massa do corpo.
Unidade de Capacidade Térmica: U (C) = 1 cal / oC
Unidade de Capacidade Térmica - Sistema Internacional de Unidades: U (C) = 1 J / oC
Equivalente em água de uma substância: é a quantidade de água que apresenta o mesmo comportamento térmico de uma massa qualquer de outra substância. Numericamente é igual à capacidade térmica da substância.
Exemplo 1: a capacidade térmica de 100 g de cobre é igual a 9,3 cal/ oC
O equivalente em água é: Eágua = 9,3 g
Significa que 9,3 g de água têm o mesmo comportamento térmico que 100 g de cobre.
FÍSICA
CALORIMETRIA
2. Medida da capacidade térmica do calorímetro
Calor Específico: no experimento 1, demonstramos que fornecendo a mesma quantidade de calor para diferentes substâncias com massas iguais, estas apresentavam comportamento térmico diferentes, ou seja, uma se aquecia mais rapidamente que a outra. Esta diferença de comportamento térmico está associada com outra característica do material que é o calor específico.
Calor específico: para que haja uma variação unitária de temperatura de uma massa unitária de água é necessário fornecer uma quantidade de calor maior que para uma massa unitária de chumbo sofrer a mesma variação unitária de temperatura. Esta quantidade de calor, que é característica do material, é denominada calor específico.
Notação: c ⇒ calor específico
Introduzindo a constante de proporcionalidade c, obtém-se a equação fundamental da calorimetria:
Q = m c T (2.2) c = Q/ m T
Unidade de calor específico decorrente da teoria do calórico: U (c) = 1 cal / g 0 C
Unidade de calor específico - Sistema Internacional: U (c) = 1 joule/ (kg 0 C)
Equilíbrio Térmico: a quantidade de energia térmica transferida da substância de maior temperatura para a de menor temperatura, é associada à quantidade de calor que a substância de menor energia irá receber. Após um certo tempo, a temperatura atinge um valor constante, ou seja, atingiram um equilíbrio térmico , estão com a mesma energia térmica. Na situação de equilíbrio térmico, em um sistema isolado (adiabático), temos que pelo princípio da conservação da energia, a quantidade de calor perdida ou cedida por uma substância de maior energia é igual à quantidade de calor ganha pela substância de menor energia (fig. 2.1). De uma forma geral, temos, que:
Qganho = Qperdido
onde a quantidade de calor é dada pela equação fundamental da calorimetria 2.2:
Q = m c ∆ T
Determinação da capacidade térmica do calorímetro: p ara determinar a capacidade térmica do calorímetro, C, será utilizado o método das misturas. Neste método, aquecendo uma quantidade de água a uma temperatura maior que a da água contida no calorímetro que está, por exemplo, à temperatura ambiente, quando elas são misturadas no calorímetro, a água que está a uma temperatura maior irá ceder calor à água e ao calorímetro que estão a uma temperatura menor (fig. 2.1). Pelo princípio da conservação de energia: Qganho = Qperdido
C (Tf - T1i) + m (^) água1 cágua (Tf - T1i) = mágua2 cágua (T2i - Tf)
MATERIAL
- Calorímetro
- Termômetro (-10 oC a 110 oC)
- Béquer (150 mL)
- Proveta (100 mL)
- Água (se possível destilada)
- Álcool
- Dosador
- Lamparina ou bico de Bunsen com suporte e tela de amianto
Figura 2.1 - Calorímetro de misturas e acessórios utilizados no experimento
