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Bruno José de Santan...
Bruno José de Santana C1555I-3
Carlos Alexandre Arcanjo C05GHD-6
Flávia Aparecida Bertelli C00JCH-4
Gislene Rosa Querubim ...
RESUMO
A quantidade de calor de um corpo varia com a temperatura. Se a quantidade
de calor aumenta ou diminui sem que o co...
LISTAS DE FIGURAS E TABELAS
Lista de Figuras
Figura 1 – Variação do calor ...................................................
LISTA DE SÍMBOLOS
ΔQ Variação de Calor
m Massa do Corpo
c Constante de Calor Específico
Δt Variação de Temperatura
L Const...
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................
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1 INTRODUÇÃO
A quantidade de calor de um corpo varia com a temperatura, quanto mais
quente, mais calor o corpo possui. A...
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Equação 2
Sendo:
ΔQ = Variação de Calor;
m = Massa do corpo;
L = Constante de Calor Latente (Fusão ou Ebulição);
Uma car...
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1.1 Metodologia
Para determinação da Capacidade Térmica de um corpo utilizamos a
capacidade térmica de outro corpo conhe...
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2 DESENVOLVIMENTO
2.1 Procedimento Experimental
2.1.1 Material Utilizado
Os seguinte materiais foram utilizados no exper...
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Figura 2 – Material utilizado no experimento
Fonte: Experimento 5 – Calor Especifico dos Sólidos
2.1.2 Descrição do Exp...
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2.1.3 Coleta de Dados
Inicialmente um cilindro de metal foi pesado para determinar a sua massa,
que é de 265,65 g.
Na p...
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Isolando CG temos:
Sabendo-se que:
ΔTA = TE – TF
ΔTG = TE – TAm
Substituindo:
Sendo:
CG = Capacidade Térmica da garrafa...
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Sabendo-se que:
ΔTA = TE – TF
ΔTM = ΔTG = TE – TAm
Substituindo:
Sendo:
cM = Constante de Calor Específico do metal
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3 CONCLUSÃO
Com esse experimento foi possível constatar que a água perde calor para a
garrafa e para o metal, quando in...
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4 REFERÊNCIAS
ARRUDA, Cezar Carvalho de. Experimento 5 – Calor Especifico dos Sólidos;
Eletricidade Básica; Roteiro. Sã...
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5 ANEXOS
ANEXO A – Fotografia do Experimento – Materiais (Foto 1/2)
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ANEXO B – Fotografia do Experimento – Materiais (Foto 2/2)
18
ANEXO C - Fotografia do Experimento – Medição da massa do metal
19
ANEXO C - Fotografia do Experimento – Medição da massa da água
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Calor específico dos sólidos

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Calor específico dos sólidos

  1. 1. Rua Jorge Tibiriça, 451 – Centro – São José do Rio Pardo – SP CEP: 13720-000 – Tel.: (19) 3681 – 2655 Bruno José de Santana C1555I-3 Carlos Alexandre Arcanjo C05GHD-6 Flávia Aparecida Bertelli C00JCH-4 Gislene Rosa Querubim Ribeiro C34AHG-0 José Eder Magalhães Roberto C189EH-3 Luciano Lopes Gonçalez C3404C-9 Reinaldo da Silva Eduardo C219CG-7 Eletricidade Básica – Laboratório Experimento 5 – Calor Especifico dos Sólidos São José do Rio Pardo – SP 2015
  2. 2. Bruno José de Santana C1555I-3 Carlos Alexandre Arcanjo C05GHD-6 Flávia Aparecida Bertelli C00JCH-4 Gislene Rosa Querubim Ribeiro C34AHG-0 José Eder Magalhães Roberto C189EH-3 Luciano Lopes Gonçalez C3404C-9 Reinaldo da Silva Eduardo C219CG-7 Eletricidade Básica – Laboratório Experimento 5 – Calor Especifico dos Sólidos Relatório apresentado à UNIP – Campus São José do Rio Pardo referente a disciplina de Eletricidade Básica – Laboratório, como parte dos requisitos para avaliação bimestral, no Curso de Engenharia Civil. Orientador: Prof. Cezar Carvalho de Arruda São José do Rio Pardo – SP 2015
  3. 3. RESUMO A quantidade de calor de um corpo varia com a temperatura. Se a quantidade de calor aumenta ou diminui sem que o corpo mude de estado a variação de calor é chamada de Calor Sensível, enquanto que na mudança de estado é chamado de Calor Latente. Quando um corpo mais quente é colocado em contato com um corpo mais frio haverá um fluxo de calor do mais quente para o mais frio. Pela lei da conservação de energia, em um sistema fechado, a soma das variações de calor dos corpos presentes nos sistema é sempre igual a zero, ou seja, quando um corpo perde calor, outro recebe. Portanto se soubermos a Capacidade Térmica de um dos corpos podemos determinar a do outro, e este é o objetivo deste experimento, que é analisar a troca de calor em um sistema fechado, determinando assim o Calor Específico e a Capacidade Térmica dos corpos em prova.
  4. 4. LISTAS DE FIGURAS E TABELAS Lista de Figuras Figura 1 – Variação do calor ....................................................................................... 6 Figura 2 – Material utilizado no experimento ............................................................ 10 Lista de Tabelas Tabela 1 – Valores sem o cilindro de metal ............................................................... 11 Tabela 2 – Valores com o cilindro de metal ............................................................... 11
  5. 5. LISTA DE SÍMBOLOS ΔQ Variação de Calor m Massa do Corpo c Constante de Calor Específico Δt Variação de Temperatura L Constante de Calor Latente (Fusão ou Ebulição) C Capacidade Térmica mA Massa de Água cA Constante de Calor Específico da Água ΔtA Variação de Temperatura da Água CG Capacidade Térmica da Garrafa ΔtG Variação de Temperatura da Garrafa TE Temperatura de Equilíbrio TF Temperatura de Fervura TAm Temperatura Ambiente mM Massa de Metal ΔtM Variação de Temperatura do Metal cM Constante de Calor Específico do Metal
  6. 6. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 6 1.1 Metodologia ................................................................................................... 8 1.2 Objetivo .......................................................................................................... 8 2 DESENVOLVIMENTO ............................................................................................ 9 2.1 Procedimento experimental ......................................................................... 9 2.1.1 Material Utilizado ..................................................................................... 9 2.1.2 Descrição do Experimento ..................................................................... 10 2.1.3 Coleta de Dados .................................................................................... 11 2.2 Resultado ..................................................................................................... 11 3 CONCLUSÃO ...................................................................................................... 14 4 REFERÊNCIAS .................................................................................................... 15 5 ANEXOS ............................................................................................................... 16
  7. 7. 6 1 INTRODUÇÃO A quantidade de calor de um corpo varia com a temperatura, quanto mais quente, mais calor o corpo possui. A quantidade de calor de um corpo é representada no gráfico a seguir: Figura 1 – Variação do calor Fonte: Internet Quando um corpo aumenta ou diminuiu de temperatura sem mudar de estado a variação de calor é chamada de Calor Sensível e é dado pela equação: Equação 1 Sendo: ΔQ = Variação de Calor; m = Massa do corpo; c = Constante de Calor Específico; Δt = Variação de Temperatura. Quando um corpo muda de estado, sua temperatura permanece constante, e a variação de calor é chamada de Calor Latente que é dado pela equação: ΔQ=m .c.Δt
  8. 8. 7 Equação 2 Sendo: ΔQ = Variação de Calor; m = Massa do corpo; L = Constante de Calor Latente (Fusão ou Ebulição); Uma característica de cada corpo é a Capacidade Térmica que é dada pelo produto de sua massa e a constante de calor especifico do corpo, sendo expressa pela equação: Equação 3 Substituindo a Equação 3 na 1 temos outra equação que representa a variação de calor sensível do corpo: Equação 4 Quando um corpo mais quente é colocado em contato com um corpo mais frio haverá um fluxo de calor do mais quente para o mais frio. Pela lei da conservação de energia, em um sistema fechado, a soma das variações de calor dos corpos presentes nos sistema é sempre igual a zero, ou seja, quando um corpo perde calor, outro recebe: Equação 5 ΔQ=m .L C=m.c ΔQ=C.Δt ΔQ1+ΔQ2+...+ΔQn=0
  9. 9. 8 1.1 Metodologia Para determinação da Capacidade Térmica de um corpo utilizamos a capacidade térmica de outro corpo conhecido. Quando colocamos dois corpos com temperaturas diferentes em contato as temperaturas tendem a igualar, sabendo-se a Capacidade Térmica de um dos corpo a do outro corpo pode ser determinada a partir da variação de temperatura dos dois corpos. 1.2 Objetivo O objetivo deste experimento é analisar a troca de calor em um sistema fechado, determinando assim o Calor Específico e a Capacidade Térmica dos corpos em prova.
  10. 10. 9 2 DESENVOLVIMENTO 2.1 Procedimento Experimental 2.1.1 Material Utilizado Os seguinte materiais foram utilizados no experimento: • 1 Garrafa Térmica; • 1 Termômetro de –10 °C a 100 °C; • 1 Cilindro de Metal; • 1 Caneca de Alumínio de 2 litros; • 1 Balança de precisão; • 1 Tripé de alumínio (suporte para caneca de alumínio); • 1 Bico de Bunsen com mangueira; • 1 Garra para manusear o cilindro.
  11. 11. 10 Figura 2 – Material utilizado no experimento Fonte: Experimento 5 – Calor Especifico dos Sólidos 2.1.2 Descrição do Experimento O experimento foi dividido em duas partes. Na primeira parte uma quantidade de água, pesada em uma balança, foi aquecida até começar a ferver e imediatamente colocada em uma garrafa térmica por 5 minutos. A temperatura na garrafa foi medida no inicio e fim do tempo. Na segunda parte outra quantidade de água, novamente pesada em uma balança, foi aquecida até começar a ferver e imediatamente colocada na mesma garrafa térmica pelo mesmo tempo, porem desta vez na garrafa havia um cilindro de metal de massa conhecida. Novamente a temperatura na garrafa foi medida no inicio e fim do tempo. Mais detalhes dos experimento podem ser observados nas fotos em anexo.
  12. 12. 11 2.1.3 Coleta de Dados Inicialmente um cilindro de metal foi pesado para determinar a sua massa, que é de 265,65 g. Na primeira parte da experiência, em que somente água foi colocada na garrafa, os valores coletados foram: Tabela 1 – Valores sem o cilindro de metal Grandeza Valor Massa d'água 297,32 g Temperatura ambiente 25 °C Temperatura de fervura 93 °C Temperatura de equilíbrio 82,5 °C Na segunda parte da experiência, em que água foi colocada juntamente com o metal na garrafa, os valores coletados foram: Tabela 2 – Valores com o cilindro de metal Grandeza Valor Massa d'água 273,18 g Temperatura ambiente 26 °C Temperatura de fervura 96 °C Temperatura de equilíbrio 76 °C 2.2 Resultado Usando a lei da conservação da energia (Equação 5) sabemos que a soma da variação de calor água e da variação de calor da garrafa é igual a zero: Substituindo ΔQA pela equação 1 e ΔQG pela equação 4 obtemos: ΔQA+ΔQG=0 mA.cA.Δt A+CG .ΔtG=0
  13. 13. 12 Isolando CG temos: Sabendo-se que: ΔTA = TE – TF ΔTG = TE – TAm Substituindo: Sendo: CG = Capacidade Térmica da garrafa mA = Massa de água cA = Constante de Calor Especifico da água TE = Temperatura de Equilíbrio TF = Temperatura de Fervura TAm = Temperatura Ambiente Utilizando os valores da primeira parte, obtemos CG: Utilizando novamente a lei da conservação da energia (equação 5) sabemos que a soma da variação de calor da água com a variação de calor da garrafa e com a variação de calor do metal é igual a zero: Substituindo cada ΔQ pelo seu equivalente obtemos: Isolando cM temos: CG=− mA.cA.Δt A ΔtG CG=− mA.cA.(T E−T F ) T E−T Am CG=− 297,32.1.(82,5−93) 82,5−25 =54,29 [cal ° C ] ΔQA+ΔQG+ΔQM=0 mA.cA.Δt A+CG .ΔtG +mM .cM .Δt M=0
  14. 14. 13 Sabendo-se que: ΔTA = TE – TF ΔTM = ΔTG = TE – TAm Substituindo: Sendo: cM = Constante de Calor Específico do metal mA = Massa de água cA = Constante de Calor Especifico da água CG = Capacidade Térmica da garrafa mM = Massa do Metal TE = Temperatura de Equilíbrio TF = Temperatura de Fervura TAm = Temperatura Ambiente Utilizando os valores da segunda parte, obtemos cM: Sabe-se que o corpo de metal é composto de ferro, portanto, o valor da constante deveria ser de 0,119 cal/g°C, desta forma o valor obtido possui um erro de 74%. No entanto, como constatado em repetições do experimento, a cada execução, a variação de temperatura é diferente gerando valores diferentes, conclui-se que a garrafa não possui uma Capacidade Térmica fixa, o que prejudica na exatidão do experimento. cM=− mA.cA.Δt A+CG .ΔtG mM .ΔtM =− (mA.cA.Δt A mM .ΔtM + CG .ΔtG mM .Δt M ) cM=− (mA .cA .ΔtA mM .ΔtM + CG .ΔtG mM .ΔtG )=− (mA.cA.Δt A mM .Δt M + CG mM )=− (mA.cA.(T E−T F ) mM .(T E−T Am) + CG mM ) cM=− (273,18.1.(76−96) 265,65.(76−26) + 54,29 265,65)=0,207 [ cal g ° C ]
  15. 15. 14 3 CONCLUSÃO Com esse experimento foi possível constatar que a água perde calor para a garrafa e para o metal, quando incluso. Na primeira parte, sem o metal, a perda de calor da água foi menor, na segunda maior devido à presença do metal que também recebe calor da água. O valor obtido para Calor Específico do metal (Ferro) possui um erro de 74%, o que é considerado demasiadamente alto, porem como constatado a garrafa possui variação da sua Capacidade Térmica, hora absorve mais calor, hora menos, o que interfere sensivelmente no experimento, sendo que não é possível saber precisamente quanto calor foi absorvido pela garrafa a cada execução do experimento com a participação do metal, de modo que não é possível determinar, neste caso, com precisão o Calor Específico do metal.
  16. 16. 15 4 REFERÊNCIAS ARRUDA, Cezar Carvalho de. Experimento 5 – Calor Especifico dos Sólidos; Eletricidade Básica; Roteiro. São José do Rio Pardo: UNIP, 2015.
  17. 17. 16 5 ANEXOS ANEXO A – Fotografia do Experimento – Materiais (Foto 1/2)
  18. 18. 17 ANEXO B – Fotografia do Experimento – Materiais (Foto 2/2)
  19. 19. 18 ANEXO C - Fotografia do Experimento – Medição da massa do metal
  20. 20. 19 ANEXO C - Fotografia do Experimento – Medição da massa da água

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