DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE AMOSTRAS DE METAIS E
ÁGUA
1. Introdução
O Calor Específico ou Capacidade Calorífica Específica, c, é a razão entre a
quantidade de calor fornecida à unidade de massa da substância (por exemplo
1,00g) e a elevação de temperatura provocada na substância.
Matematicamente, escreve-se:
calor específico =
quantidade de calor fornecido
__________________________________
(massa do corpo).(variação de temperatura)
Os calores específicos de alguns elementos e substâncias foram medidos
experimentalmente e alguns exemplos estão na tabela 1.
TABELA 1: Calores
experimentalmente.
específicos
de
Elemento ou Substância
Alumínio
Ferro
Cobre
Água
alguns
elementos
e
substâncias
medidos
Cp / J.g-1.K-1
0,902
0,451
0,385
4,184
Sob condições de pressão constante, a quantidade de calor, q, que é
transferida de ou para um corpo de massa, m, está relacionada à variação de
temperatura ΔT pela expressão:
q = Cp . m . ΔT
(01)
A equação 01 evidencia não apenas a quantidade de calor, mas também o
sentido da transferência de calor, ou seja, quando se determina a variação de
temperatura do corpo, ΔT = (Temperatura final – Temperatura inicial). A
diferença de temperatura tem sinal algébrico positivo (+) quando a temperatura
do corpo se eleva (Tf > Ti) e q terá sinal positivo, também, isto significa que o
calor foi transferido para o corpo. No caso oposto, o abaixamento de
temperatura do corpo, significa que ΔT tem sinal negativo (-) e também q
também será negativo; o calor foi transferido do corpo.
Assim, a amostra de um metal foi aquecida em água fervente e transferida
para um béquer contendo água na temperatura a 21ºC, a temperatura final do
metal e da água foi de 23,1ºC.
Aspectos importantes que devem ser compreendidos:
 A amostra metálica e a água ficam, ao final, na mesma temperatura (Tfinal).
 Princípio da conservação da energia: a energia térmica transferida para a
água, ao se aquecer e a energia térmica transferida do metal ao se esfriar
são numericamente iguais.
 A quantidade de calor do metal (q metal) tem valor negativo, pois houve
queda de temperatura quando o calor foi transferido do metal.
 A quantidade de calor da água (q água) tem valor positivo, pois a temperatura
da água se elevou pela transferência de calor para a água.

Então, q metal = - q água.
Se a quantidade de calor é transferida de um corpo para outro, então a
equação 01 pode dar origem à equação 02:
Cp metal . m metal . (T final - T inicial) = - Cp água . m água . (T final – T inicial)
(02)
A equação 02 pode ser usada para calcular a capacidade calorífica
específica de uma substância (por exemplo um metal puro) a partir de medidas
calorimétricas quando a capacidade calorífica específica do calorímetro e de
seus conteúdos é conhecida. O calor específico de muitos metais pode ser
determinado, satisfatoriamente, desta maneira usando calorímetros de copo de
poliestireno.
A capacidade calorífica da água pode ser determinada pelo aquecimento de
uma certa massa, m, conhecida de água, sendo conhecidos a variação da
temperatura (ΔT) e a quantidade de energia fornecida.
Esse aquecimento pode ser efetuado com o uso de um ebulidor, onde a
energia elétrica é transferida como energia térmica (E), e daí:
Cp 
E
m.T
Por outro lado, sabemos que:
E=V.I.t
I
V
R
, então, E 
V 2 .t
V .V .t
, ou seja, E 
. Assim,
R
R
V 2 .t
(03)
R.m.T
Sendo V a voltagem, t o tempo de fornecimento de energia elétrica e R a
resistência do ebulidor.
Cp 
Este trabalho prático tem como objetivo medir a capacidade calorífica de um
metal e da água.
2. Materiais e reagentes








Um termômetro digital – precisão:  0,1ºC
Agitador magnético e barra magnética
Cronômetro
Balança (0,01g)
Um multímetro
Ebulidor
Recipiente de alumínio (volume aproximadamente de 1,7L)
Amostras de metais (cobre, alumínio e latão) em forma de cubo ou
pequenos cilindros




Copo de isopor
Fio de linha
Suporte universal, garra metálica e pinça de madeira
Béquer de 200mL com água
3. Procedimento Experimental
3.1 – Medida do Cp das amostras metálicas:


Pesar a amostra metálica (m amostra).
Contornar a amostra metálica com o fio de linha prendendo-a em um
dos lados e ficando uma extremidade mais longa que será usada para
movimentar a amostra (figura 1).
Figura 1: Amostras dos metais suspensas pelos fios









Colocar 1,0 L de água destilada no recipiente de alumínio e, em seguida,
mergulhar o ebulidor na água, prendendo-o com a garra no suporte
universal.
Colocar a mostra do metal no interior da água, deixando-a imersa sem
entrar em contato com as paredes da caneca. Ajustar o fio no suporte de
madeira.
Observar a voltagem do ebulidor e da tomada a que será conectado
(CUIDADO: o ebulidor deve estar mergulhado na água quando for ligado
na rede elétrica).
Aquecer a água até a ebulição e esperar o cubo entrar em equilíbrio
térmico com a água. Medir a temperatura da água em ebulição, será
esta a temperatura da amostra metálica.
Colocar o agitador magnético e um béquer com água próximo ao
sistema de aquecimento. Por o copo de isopor com a barra magnética
sobre a placa do agitador e adicionar 200,0 mL de água destilada.
Após fazer a leitura da água em ebulição imergir o termômetro na água
do béquer para que resfrie e volte à temperatura ambiente.
Em seguida, medir a temperatura da água no copo de isopor que será a
temperatura inicial da água (Ti água).
Rapidamente (evitar trocar calor com o meio) passar a amostra metálica
quente que está imersa na água em ebulição para a água no copo de
isopor. Segurá-la mantendo-a imersa na água sem tocar o fundo do
copo.
Ligar o agitador magnético para homogeneizar o sistema e esperar a
temperatura estabilizar (cerca de 30s) e medir a temperatura final (Tf).


Efetuar este procedimento três vezes, sem necessidade de trocar a
água do copo de isopor.
Todos os dados experimentais devem ser anotados na tabela 2.
Figura 2: Recipiente de isopor contendo a amostra aquecida imersa em
água sob agitação.
3.2 – Medida da capacidade calorífica da água:







Anotar a resistência do ebulidor.
Medir a voltagem da rede elétrica na tomada onde será ligado o
ebulidor.
Medir 1,0 L de água e transferir para o recipiente de alumínio. Colocar o
ebulidor no interior da água.
Ligar o ebulidor e acionar o cronômetro simultaneamente.
Utilizando um termômetro digital (termopar) medir a temperatura, assim
que atingir a faixa de 70 a 80ºC desligar o ebulidor e parar o cronômetro.
Anotar o tempo e fazer a leitura da temperatura.
Efetuar este procedimento três vezes.
Todos os dados obtidos devem ser anotados na tabela 3.
4. Apresentação e Discussão dos Resultados
4.1 – Medida do Cp dos metais:

Os valores de temperatura e massa obtidos devem ser registrados na
Tabela 2.
TABELA 2: Valores de temperatura e massa da água e da amostra.
Medida
Ti amostra / ºC
Ti água / ºC
Tf / ºC
∆T água = Tf – Ti água
∆T amostra = Ti amostra - Tf
Massa da amostra / g
Massa de água / g
Primeira
Segunda
Terceira
NOTA: Temperatura inicial do bloco metálico = Temperatura da água em ebulição = T i amostra
Temperatura inicial da água = Ti água
Temperatura de equilíbrio = Temperatura final do sistema = Tf
-1 -1
CpH2O = 4,184 J.g .K

Calcular o Cp dos metais utilizando a equação 02.
5.2 – Medida do Cp da água:

Os valores de temperatura e massa obtidos devem ser registrados na
Tabela 3.
TABELA 3: Valores medidos de temperatura e tempo da água.
Medida
Ti / ºC
Tf / ºC
∆T / ºC
Tempo / s
Resistência / 
Voltagem / V
Massa da água / g


Primeira
Segunda
Terceira
O calor específico da água pode ser calculado pela equação 03.
Discutir os resultados obtidos, os erros experimentais (%), as fontes
desses erros e como minimizá-los.