Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul
Curso de Física - Laboratório de Física Experimental A
Prof. Paulo César de Souza
ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA Nº 10 (‫)י‬
CALORIMETRIA - DETERMINAÇÃO DO CALOR LATENTE DO GELO
1. Objetivos
1
Nesta experiência o experimentador deve determinar o calor latente de fusão do gelo e a sua
2
respectiva incerteza . Avaliar as variáveis pertinentes envolvida no fenômeno.
2. Introdução
O calor latente ou entalpia de transformação* é caracterizado quando há uma mudança de
estado, e.g. sólido para o líquido, a quantidade de calor que está sendo fornecida, não é para
aumentar a temperatura, mas sim para fundir a substância. Enquanto não houver fundido toda a
substância, a temperatura permanece constante. O calor fornecido ao sistema é utilizado para
romper as ligações entre as moléculas em um sólido cristalino, e.g. gelo.
Definimos a energia ou calor latente de fusão de uma substância como a quantidade de calor
necessária para fundir completamente uma unidade de massa da substância quando ela estiver na
temperatura de fusão, sendo
L=
Q
m
(1)
onde L é o calor latente de fusão, Q calor fornecido ao sistema e m a massa da substância. As
unidades do calor latente são dadas por cal ou J no SI. Apresentamos na Tabela 1 o calor
g
kg
latente de algumas substâncias.
Tabela 1 Calor latente de algumas substâncias.
Substância
Calor Latente de Fusão
(cal/g)
(J/kg)
Alumínio
94.5
3.96x10
5
Cobre
49.0
2.05x10
5
Ferro
63.7
2.67x10
5
Chumbo
5.5
0.23x10
5
Magnésio
88.0
3.7x10
Zinco
27.0
1.1x105
Gelo
79.7
3.34x10
5
5
3. Procedimento Experimental
O método utilizado nesta experiência é denominado “método do calorímetro de mistura”. O
calorímetro usado é um recipiente de alumínio, onde se processarão as trocas de calor sendo
a temperatura registrada através de um termômetro de mercúrio (ou álcool) a intervalos de
Atualmente o nome calor latente (“que está escondido”) é substituído pela termodinâmica como
Entalpia de Transformação.
*
tempo estipulados pelo experimentador. Na Figura 1 apresentamos o esquema do calorímetro
juntamente com um exemplo de evolução temporal da temperatura do sistema água+gelo.
Figura 1 Esquema do calorímetro e o gráfico exemplo da evolução temporal da temperatura
do sistema.
Para controle da experiência devem ser conhecidas as massas da água e gelo, bem como
a temperatura inicial da água ( Ta ) e a temperatura de equilíbrio ( Te ) do sistema. O experimentador
não poderá esquecer que o calorímetro participa dos processos de troca de calor, e que o mesmo
possui uma massa equivalente em água. A introdução do gelo (previamente triturado, por quê?) no
calorímetro é essencial para a diminuição do tempo necessário para atingir Te , conforme Figura 1.
Observamos no gráfico exemplo da Figura 1 um acréscimo da temperatura em torno de 200s, por
quê?
Construir uma tabela de análise do comportamento da temperatura do sistema ( T ) em
função do tempo ( t ). Inicialmente a tomada dos dados deve ser em intervalos de 10 segundos no
primeiro minuto e posteriormente em tempos maiores. As massas de água M a (estado líquido) e
gelo M g devem ser 100g e 20g, respectivamente.
4. Apresentação, análise e Conclusões
a) Descrição do método experimental utilizado para a determinação da entalpia de
transformação do gelo L , assim como o modelo físico para a obtenção dessa quantidade
e as hipóteses consideradas;
b) Faça uma descrição de como obter os valores de M a , M g , calor específico da água
( Ca ), Ta e
Te ;
c) Faça um gráfico da temperatura ( T ) pelo tempo ( t ) e determine graficamente a
temperatura de equilíbrio;
d) Determine o calor latente de fusão do gelo ( L ) e compare com o valor tabelado
L = ( 79, 71 ± 0, 01) cal g .
5. Bibliografia
1
Nussenzveig, H.M., Curso de Física Básica 2 - Mecânica, Editora Edgard Blücher Ltda, 3ª ed., São Paulo,
1996.
2
Vuolo, J. H., Fundamentos da Teoria de Erros, Editora Edgard Blücher Ltda., São Paulo, 1992.