Faculdade de Engenharia de Sorocaba
Departamento de Física
Física Experimental II
Calor sensível através da massa de água
Este experimento tem por finalidade de compreender a definição de calor e um tipo específico que é o calor sensível.
1. INTRODUÇÃO
Se observar a figura 2.3, verifica-se a determinação dos
conceitos e diferenças de calor sensível e calor latente.
Este experimento possui a finalidade de oferecer ao aluno de
engenharia uma visão crítica e detalhada sobre as matérias
abordadas na sala de aula. Utilizando os conceitos pré-definidos no
ambiente acadêmico o aluno deverá colocar em prática seus
conhecimentos e lidar com destreza e cuidado no ambiente
laboratorial, simulando um ambiente de trabalho.
Figura 2.3 – Aquecimento de uma pedra de gelo
2. TEORIA
A calorimetria compreende a parte da Física que estuda
fenômenos relacionados à transferência de energia térmica, em
outras palavras, calor. Quando se tem dois corpos, um com maior
temperatura e outro de menor temperatura define-se calor como a
energia térmica em transito. Calor é sempre direcionada do corpo de
maior temperatura para o de menor temperatura.
A figura 2.1, mostra dois corpos A e B isolados
termicamente. O corpo A esta com temperatura de 100°C e o corpo B
com temperatura de 120°C.
Figura 2.1 – Corpos isolados termicamente
Quando os dois corpos são colocados em contato há a
transferência de calor do corpo B que possui temperatura de 120°C
para o corpo A de temperatura de 100°C, conforme a figura 2.2.
Figura 2.2 – Corpos com diferentes temperaturas em contato
Após algum tempo os dois corpos equilibram a temperatura
e cessa a transferência de energia térmica. Esta condição é
denominada Equilíbrio Térmico.
O estudo sobre transferência de energia térmica leva em
consideração dois tipos de calor que são denominados calor sensível e
calor latente. Como este experimento tem por objetivo determinar o
calor específico da água dar-se-á maior ênfase em calor sensível e o
calor latente será estudado com maior ênfase no experimento mais
apropriado.
Calor Sensível
Calor Sensível constitui a quantidade de calor necessário
para realizar o aumento de temperatura de um material sem que este
mude de estado físico, ou seja, a quantidade de calor fornecida ao
material só é capaz de variar sua temperatura.
O calor responsável pela variação da temperatura do material
em estudo é determinado de calor sensível e o calor que muda o estado
físico da matéria (sólido para o líquido) é definido com o calor latente.
O calor sensível depende de um valor que corresponde a
quantidade de calor necessária para varia um grau Celsius em um grama
da matéria, esta componente é denominada calor específico. Cada
material possui um valor de calor específico.
A tabela 2.1 mostra diferentes materiais com seus valores de
calor específico.
Substância
água
álcool
alumínio
ar
carbono
chumbo
cobre
ferro
gelo
hélio
hidrogênio
latão
madeira
mercúrio
nitrogênio
ouro
oxigênio
prata
rochas
vidro
zinco
Calor Específico (cal/g.°C)
1,000
0,580
0,220
0,240
0,120
0,031
0,094
0,110
0,500
1,250
3,400
0,092
0,420
0,033
0,250
0,032
0,220
0,056
0,210
0,160
0,093
Para calcular o calor sensível é necessário conhecer a
quantidade de matéria que será aquecida ou resfriada, o calor que será
fornecido ou retirado da matéria e a variação de temperatura. Com estes
valores conhecidos pode-se determiná-lo através da fórmula 2.1.
2.1
Onde:
• Q: Calor sensível (cal);
• m: Massa (g);
• c: Calor específico da matéria (cal/g.°C);
• ∆: Variação de temperatura (°C).
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Física Experimental II
3. MATERIAL UTILIZADO
Os materiais utilizados para a realização deste experimento
são:
•
•
•
•
•
•
•
•
Dois multímetros;
Cabos de conexão;
Fonte de tensão contínua;
Cronometro;
Calorímetro;
Termômetro;
Balança;
Água.
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Com os dispositivos em mãos determina-se a massa do
calorímetro através da balança e a massa de água posta no
calorímetro. A determinação da massa de água é realizada de maneira
indireta, pois a massa de água corresponde a massa do conjunto
calorímetro e água menos a massa do calorímetro. Observe que serão
realizadas duas medições de massa.
Com o calorímetro preenchido com a massa de água deve-se
realizar a seguinte ligação elétrica.
Calcule a energia necessária para ocorrer a variação da
temperatura e compare com o valor teórico (valor calculado através do
calor sensível para a variação de temperatura da tabela).
A fonte de tensão contínua deve ser alimentada em 127V, o
calorímetro pode receber uma tensão de no máximo 6Vcc e corrente
de 3A (VALORES MÁXIMOS).
Com estas especificações e com o circuito elétrico acima, ligase o amperímetro para medir a corrente e o voltímetro para medir a
corrente e a tensão na resistência do calorímetro.
Fixe a alimentação em 1,5Volts e a corrente em 1,5A e
preencha tabela, na construção da tabela utilize o cronômetro e adote
que 1cal corresponde a 4,2J.
Erro Percentual
4.1
Escreva a conclusão com uma visão física apontando as
possíveis causas para ter ocorrido este erro.