FUNDAÇÃO TÉCNICO-EDUCACIONAL SOUZA MARQUES
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AULA PRÁTICA
AULA Nº1
CURSOS: ENGENHARIA MECÂNICA E ENGENHARIA CIVIL
Disciplina: Experimentação Básica IV - FÍSICA
Prof.(s) Sandra Penha e Marcos Marins
Código:
ENG5007-2
Período:
4º
TÍTULO: CALOR LATENTE DE FUSÃO DO GELO
AUTORES:
Prof.a Sandra Penha de Souza Almeida
Sr. Rogério Maia Fernandes
OBJETIVO GERAL
Calcular o calor latente de fusão do gelo.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
Antes mesmo que o calor fosse reconhecido como forma de energia, as medidas das
quantidades de calor eram feitas através das variações de temperatura que os corpos sofriam
quando se lhes fornecia energia sob a forma de calor.
Assim estabeleceu-se como unidade de quantidade de calor a caloria (cal).
Denomina-se caloria (cal) a quantidade de calor necessária para aumentar a
temperatura de um grama de água de 14,5 ºC a 15,5 ºC, sob pressão normal.
Aplicação tecnológica típica:
Alta condutibilidade térmica:
- Serpentina de trocador de calor.
Baixa condutibilidade térmica:
- Isolante térmico
Materiais que se destacam por esta propriedade:
Alta condutibilidade térmica:
- Cobre
- Alumínio
Baixa condutibilidade térmica:
- Porcelana
- Madeira
MUDANÇA DE FASE
A matéria se apresenta na natureza, basicamente em três estados físicos, ou fases;
sólido, liquido e gasoso.
Sólido: Apresenta uma estrutura cristalina definida e organizada, devido às forças de
coesão entre os átomos regularmente dispostos. Estes apenas vibram em torno de posições
fixas, com pequeno grau de liberdade.
Líquido: As forças de coesão entre os átomos são menos intensas, permitindo ligeiro
movimento de translação molecular, e consequentemente, maior grau de liberdade. Por isso, os
Arq.: EXP BAS IV-1
líquidos possuem volume definido, mas adquirem a forma do recipiente que os contém.
Gasoso: Apresenta moléculas com elevado grau de liberdade, isto é, as forças de
coesão entre os átomos são extremamente fracas. Esse estado não apresenta volume e forma
definidos.
Sabemos que, fornecendo ou retirando calor de uma substância, estamos aumentando
ou reduzindo a sua agitação molecular.
Por exemplo, uma substância no estado sólido, absorvendo calor, vai aumentando a
vibração molecular apresentando acréscimos na sua temperatura.
Ao atingir determinada temperatura, esse aumento na vibração pode ocasionar o
rompimento de sua estrutura cristalina, organizada, modificando a disposição de seus átomos e
moléculas. Essa modificação é a mudança de estado. Imediatamente após o início da mudança
de fase, todo calor absorvido pela substância será utilizado no rompimento da estrutura sólida e,
consequentemente, a temperatura permanecerá constante, até que toda a substância se
transforme.
No sentido oposto, uma substância no estado líquido cedendo calor, vai reduzindo a
agitação molecular e a temperatura decresce até determinado valor, no qual, os átomos e
moléculas se agrupam, adquirindo posições fixas, passando a vibrar em torno delas.
Ao mudarem de estado, as substâncias de um modo geral, tem o mesmo
comportamento:
1 - Toda substância possuí uma temperatura característica de mudança de estado, que
depende da pressão a que esteja submetida.
2 - Para que ocorra uma mudança de estado, é necessário que:
a) que a substância esteja na sua temperatura de transformação, e
b) que se forneça ou se retire calor da substância.
3 - Durante a mudança de estado, a temperatura da substância permanece constante.
FUSÃO
É a passagem da fase sólida para a fase liquida, e se processa com a absorção de
calor. O calor envolvido na transformação é diretamente proporcional a massa da substância.
Q  m
A constante que transforma essa relação de proporcionalidade em uma igualdade é
chamada de calor latente (L) e determina a quantidade de calor necessária para transformar a
massa de uma grama de substância.
Q
(unid. caloria/g)
Q  Lm  L 
m
Calor Latente é o calor envolvido na transformação por unidade de massa.
Por exemplo: calor latente de fusão do gelo Cf = 80 cal/g, sob pressão de 1 atm a 0
ºC. Logo, 1 g de gelo para passar para o estado líquido absorve 80 calorias.
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. 8. ed.
Rio de Janeiro: LTC, 2009.
SCHAUM, Daniel; MERWE, Carel W. V. Física geral. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil,
2005.
SEARS, Francis et all Física. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
Arq.: EXP BAS IV-1
REGRAS BÁSICAS DE SEGURANÇA DOS LABORATÓRIOS
1. É proibida a permanência de alunos, sem jalecos;
2. É proibido o uso de sandálias, chinelos e shorts;
3. É proibido fumar, ingerir alimentos ou bebidas;
4. Manter cabelos longos presos;
5. Não colocar sobre as bancadas bolsas, agasalhos, mochilas, etc.
6. Realizar os procedimentos experimentais somente com um professor, monitor ou
laboratorista;
7. Fazer uso de equipamento de proteção individual e coletivo adequado ao trabalho
que está
sendo executado (óculos, luvas, avental, capela de exaustão, etc);
8. Conhecer o funcionamento dos equipamentos antes de operá-los;
9. Muita atenção com transformadores de tensão e fontes de alta tensão;
10. Ao encerrar as atividades, verificar se todos os aparelhos foram devidamente
desligados;
11. Comunicar qualquer incidente ao responsável pelo laboratório.
O QUE FAZER EM CASO DE ACIDENTES?
1. Princípio de incêndio:
- Chamar ajuda do laboratorista imediatamente;
- Desligar o quadro de energia elétrica;
- Usar o extintor de incêndio caso tenha recebido treinamento adequado;
- Dirigir-se para saída de emergência;
- Ligar para o Corpo de Bombeiros 193;
2. Queimaduras
- Lavar abundantemente com água por pelo menos 15 minutos;
- Encaminhar a vítima ao médico.
3. Cortes
- Lavar o local com água abundantemente;
- Cobrir o ferimento com gaze;
- Encaminhar imediatamente ao pronto-socorro.
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LABORATÓRIO DE FÍSICA
EXPERIMENTAÇÃO BÁSICA IV
TÍTULO DA EXPERIÊNCIA
CALOR LATENTE DE FUSÃO DO GELO
CURSO:
DATA DA REALIZAÇÃO
DA EXPERIÊNCIA:
PROFESSOR:
COMPONENTES DO
GRUPO:
___/___/______
TURMA:
GRUPO:
Arq.: EXP BAS IV-1
FUNDAÇÃO TÉCNICO EDUCACIONAL SOUZA MARQUES
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
AULA PRÁTICA – Calorimetria (calor latente de fusão do gelo) – EXP. IV-1
PARTE A
1 – PROCEDIMENTO DE ENSAIO
1.1 - OBJETIVO
Calcular o calor latente de fusão do gelo.
1.2 – OPERAÇÃO DE LABORATÓRIO
a) Foi pesada uma massa (m1) de água à temperatura ambiente (cerca de 150 g) e
colocada no calorímetro com gelo. (0 ºC). Depois de atingido o equilíbrio térmico (0 ºC) da
água e do calorímetro foi pesada a massa (m 2) de água que corresponde à massa (m1) mais a do
gelo derretido.
1.3 – PROCEDIMENTO DE CÁLCULO
a) Determinar a massa do gelo derretido, através da expressão: (m2 – m1).
b) Para o cálculo do calor latente de fusão do gelo lembrar que:
Qg  Qp
Qg  (m 2  m1 )Cf  (m 2  m1 )Ca (t 2  0)
Qp  m1Ca (t 1  t 2 )
c) Para facilitar a determinação de Cf deveremos obter m 1 tal que não derreta todo o
gelo, para garantir equilíbrio térmico a 0 ºC. Logo (t 2 = 0 ºC)
SIMBOLOGIA:
Cf - Calor latente de fusão do gelo
m1 - Massa da água colocada no calorímetro.
m2 - Massa de água que corresponde à massa (m1) mais a do gelo derretido
Ca - Calor específico da água 1 cal / g 0C
t1 - Temperatura da água ambiente
t2 - Temperatura de equilíbrio
1.4 – QUESITOS
a) Desenvolvimento algébrico necessário para obter Cf = f(m 1, m2, Ca, t1)
b) Calcular Cf
1.5 – TABELA DE MEDIÇÃO
GRANDEZA
medidas
m1
184
m2
245
t1
26º
t2
0º
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DEPARTAMENTO DE FÍSICA
AULA PRÁTICA – Calorimetria (calor latente de fusão do gelo) – EXP. IV-1
PARTE B
1 – PROCEDIMENTO DE ENSAIO
1.1 - OBJETIVO
Calcular o calor latente de fusão do gelo.
1.2 – OPERAÇÃO DE LABORATÓRIO
a) Pesar uma massa (m1) de água à temperatura ambiente (cerca de 150 g).
b) Colocar essa massa de água no calorímetro com gelo. (0 ºC)
c) Fazer leitura da temperatura, até que seja atingido o equilíbrio térmico (0 ºC) da
água e do calorímetro.
d) Pesar agora a massa (m2) de água que corresponde à massa (m 1) mais a do gelo
derretido.
e) Determinar a massa do gelo derretido, através da expressão: (m 2 – m1).
f) Para o cálculo do calor latente de fusão do gelo utilizar a fórmula desenvolvida na
PARTE ª
1.3 – PROCEDIMENTO DE CÁLCULO
a) Calcular o valor de Cf
1.4 – QUESITOS
a) Comparar o valor calculado com o valor tabelado para Cf. Justifique o motivo da
diferença caso exista.
1.5 – TABELA DE MEDIÇÃO
GRANDEZA
medidas
EQUIPAMENTO
Termômetro
m1
FABRICANTE
m2
t1
t2
SENSIBILIDADE
Arq.: EXP BAS IV-1