UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JLIO DE MESQUITA FILHO" Faculdade de Cincias de Bauru Licenciatura em Fsica

EXPERIMENTO 7: Calor Especfico de Slidos.

BAURU - 2011

Faculdade de Cincias de BauruLicenciatura em Fsica

EXPERIMENTO 7: Calor Especfico de Slidos.

Equipe Tcnica: Levy Alvarenga | R.A.: 11021489 Carlos Sales de Oliveira | R.A.: 11024356 Fernando Meneses de Carvalho | R.A.: 11026057 Fernando Luis de Souza | R.A.: 11024331

BAURU - 2011

SUMRIO

1 INTRODUO....................... 2 OBJETIVOS................................................................................................................................

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3 EXPERIMENTAL ................. 05 3.1 MATERIAIS E MTODOS................... 3.2 PROCEDIMENTO ................. 3.3 RESULTADOS E DISCUSSO............................................................................... CONCLUSO................................................................................................................................ REFERNCIAS .................... LISTA DE FIGURAS.................................................................................................................... 05 05 06 08 09 09

LISTA DE TABELAS.................................................................................................................... 09

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INTRODUODois objetos feitos do mesmo material (mrmore, digamos) tm capacidades

trmicas proporcionais a suas massas. Assim, conveniente definir uma capacidade trmica por unidade de massa, ou calor especfico c, que se refere no a um objeto, mas a uma massa unitria do material de que feito o objeto. Nesse caso a equao : Q = c m T = c m(Tf Ti) Experimentalmente, podemos observar que a capacidade trmica de uma certa pedra de mrmore de 179 cal /C (ou 749 J/K), mas o calor especfico do mrmore (nessa pedra ou em qualquer outro objeto feito de mrmore) 0,21 cal/g . C (ou 880 J/kg . K). Para determinar e utilizar corretamente o calor especfico de uma substncia preciso conhecer as condies em que ocorre a transferncia de calor. No caso de slidos e lquidos, em geral supomos que a amostra est submetida a uma presso constante (normalmente, a presso atmosfrica) durante a transferncia. Entretanto, tambm podemos imaginar que a amostra mantida com um volume constante durante a absoro de calor. Para isso, a dilatao trmica da amostra deve ser evitada pela aplicao de uma presso externa. No caso de slido e lquido isso muito difcil de executar experimentalmente, mas o efeito pode ser calculado, e verifica-se que a diferena entre os calores especficos a presso constante e a volume constante relativamente pequena.

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OBJETIVOAchar experimentalmente o calor especfico do alumnio cobre e chumbo.

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EXPERIMENTAL

3.1 MATERIAIS E MTODOS Aquecedor; Calormetro; Cilindro de alumnio (amostra); Cilindro de cobre (amostra); Cilindro de lato (amostra); Termmetro (C);

3.2 PROCEDIMENTO

Foram pesadas as massas do calormetro vazio e seco, calormetro mais gua (suficiente para cobrir as amostras), e das amostras metlicas de cobre, chumbo e alumnio. O calormetro foi preenchido com gua da torneira e em seguida foi medido a sua temperatura. O aquecedor foi preenchido de gua at aproximadamente a metade e foi aquecida at ferver, em seguida foi desligada, o aquecedor foi usado na posio 8. As amostras de metais foram jogadas na gua quente o suficiente para elas atingirem a temperatura de ebulio da gua (aproximadamente 100C). Em seguidas foram retiradas do aquecedor e colocadas, aps secar, no calormetro, sem tocar as paredes. Foi medida a temperatura final da gua do calormetro. Com a temperatura inicial e final da gua do calormetro, a sua massa e o valor do calor especfico, foi possvel determinar a Q absorvido pela gua. Com o calor para o Q obtido acima (o calor cedido pela amostra igual ao absorvido pela gua), a massa da amostra e a sua diferena de temperatura (foi suposto que a temperatura inicial da amostra como sendo 100C, que a temperatura aproximada da gua em ebulio), foi calculado o calor especfico da amostra metlica. Esse procedimento foi repetido para as trs amostras.

Figura 01 Calormetro. Fonte: internet

Figura 02 - Aquecedor. Fonte: internet

3.3 RESULTADOS E DISCUSSO Construiu-se uma tabela com os dados obtidos atravs dos procedimentos solicitados. Logo em seguida foram calculados os calores especficos de cada metal. Sabemos que: Q metal cedido + Q recebido da gua = 0 M metal C metal T metal + M gua C gua T gua = 0 Onde M = massa; C = calor especfico e T = temperatura final temperatura inicial (ou variao de temperatura); Cm = Calor especfico do metal. Fazendo esses clculos para cada uma das amostras obtemos:

Alumnio: Cm = -177,96 .1.(35,10 23,20) / 198,68 (35,10 99,00) Cm = 0,1668 cal / g C Cm = 0,167 cal / g C

Chumbo: Cm = -175,04.1. (25,50 23,00) / 225,83 (25,50 99) Cm = 0,02636 cal / g C Cm = 0,0264 cal / g C

Cobre: Cm = - 241,26.1.(27,20 - 23,40) / 196,22 (27,20 99,00) Cm = 0,06507 cal / g C Cm = 0,0651 cal / g CTabela 1: Dados do experimento.

Amostras Massa (g) Massa (gua) (g) Temperatura (inicial metal) C Temperatura (final metal) C Temperatura (inicial gua) C Calor especfico (metal) cal/g C Calor especfico (gua) cal /g CQ metal cedido (g J) Q recebido da gua ( g J ) Q metal cedido + Q recebido da gua

Alumnio 198,68 177,96 99,0035,10 23,20 0,167

Chumbo 225,83 175,04 99,0025,50 23,00 0,0264 1

Cobre 196,22 241,26 99,0027,20 23,40 0,0651

-2120,17 2117,74 -2,45

-438,20 437,60 -0,600

- 917,18 916,79 - 0,392

Alumnio: Q metal cedido + Q recebido da gua = 2117,724 + (-2120,174) = -2,45 g J Chumbo: Q metal cedido + Q recebido da gua = 437,60 + (- 438,200) = - 0,6 g J Cobre: Q metal cedido + Q recebido da gua = 916,788 + (- 917,168) = - 0,38 g J Depois de calcular o calor especifico de cada amostra. O valor terico foi comparado com o valor experimental e assim encontrado o erro experimental. Para o alumnio foi encontrado um erro de aproximadamente 22,33%, para o chumbo aproximadamente 13,44% e para o cobre foi de aproximadamente 29,50%. Logo em seguida foi feito o clculo de quantidade de calor cedido pelo metal mais a quantidade de calor cedido pela gua, devido aos erros experimentais, o resultado no foi o esperado. O resultado esperado para esse clculo era zero, ou o mais prximo possvel de zero.

Tabela 2: Valores tericos dos calores especficos dos metais.

Material Alumnio Chumbo Cobre

Terico (cal/ g C) 0,215 0,035 0,0923

CONCLUSODevido os metais (alumnio, chumbo e cobre) conterem algumas impurezas, ou seja, no serem puros e o calormetro utilizado no ser apropriado para esse tipo de experimento por ser um copo de isopor ao invs de uma garrafa trmica para que a perda de calor fosse menor tanto por conduo como por radiao, o erro experimental encontrado j era o esperado, devido a falta de material apropriado para que o experimento pudesse ser realizado com uma porcentagem menor de erro.

REFERNCIAS[1] HALLIDAY, DAVID. RESNICK. Fundamentos da Fsica, 8 Edio, 2009; Volume 1.

LISTA DE FIGURASFigura 1 Figura 2 Calormetro. Fonte: internet............................................................................... 06 Aquecedor. Fonte: internet................................................................................ 06

LISTA DE TABELASTabela 1 Tabela 2 Dados do experimento....................................................................................... 07 Valores tericos dos calores especficos dos metais.......................................... 08