Relatório 9: Propriedades Térmicas - Calor Específico de um Sólido (Parte I), Resumos de Termodinâmica

Baixe Relatório 9: Propriedades Térmicas - Calor Específico de um Sólido (Parte I) e outras Resumos em PDF para Termodinâmica, somente na Docsity! Relatório 9: Propriedades Térmicas da Matéria – Calor Específico de um Sólido – Parte I Leonardo Guimarães Braga Bacharelado em Ciência e Tecnologia – Laboratório de Ondas e Termodinâmica – Turma 01 Universidade Federal Rural do Semi-Árido – Campus Caraúbas Rio Grande do Norte – Brasil Experimento realizado em 18 de outubro de 2022 Resumo. O principal objetivo da prática seria de analisar de maneira experimental, o que ocorre em um sistema termicamente isolado e determinar o calor específico de um corpo sólido, usando um calorímetro para então medir sua capacidade térmica afim de absorver os conceitos de calor sensível e assimilar o conceito de calor específico de uma substância e determinar a capacidade térmica de um calorímetro, utilizando o método das misturas. Palavras chave: Corpo sólido, calor e calorímetro. 1. Introdução Primeiramente para determinar e usar de forma correta o calor específico de uma substância é necessário o conhecimento das condições pelas quais ocorre a transferência de calor. Para o caso de substâncias sólidas e líquidas deve ser calculado e verificado a diferença entre os calores específicos em pressão constante e em volume constante relativamente pequeno. O calor específico é dito como a energia necessária para a elevação da temperatura em unidade de massa. O mesmo se divide em duas variáveis que seriam, o calor específico em volume constante e em pressão constante. Sendo calculada pela equação fundamental da calorimetria, a da massa pode equivaler da seguinte forma: meq = mAgQ * (TAgQ - TF) - mAgF * (TF - TAgF) / TF - TAgF O calor de transformação diz que a quantidade de energia por unidade de massa que deve ser transferido na forma de calor, é chamado de amostra que muda completamente de fase de calor de transformação onde é representado pela letra L. Quando uma amostra de massa sofrer um tipo de transformação de fase completa. A energia transmitida é dada pela equação: Q = L*m Quando há a mudança da fase líquida para a fase gasosa, o calor é chamado de calor vaporização e representada pelo símbolo Lv. Quando existe a mudança da fase sólida para a líquida o calor é chamado de calor fusão e representada pelo símbolo Lf. 2. Procedimento Experimental Lista de Materiais:  Béquer e Proveta;  Calorímetro e Agitador;  Dois termômetros;  Água quente e fria;  Apoiador para aquecer o béquer Para dá início ao experimento foi necessário separar um béquer com água e medir sua temperatura. Com outro recipiente e com a mesma quantidade de água adicionar no calorímetro para aquecer, logo após o aquecimento da água, misturar a mesma com a água em temperatura ambiente que foi medida primeira, e tirar novamente a temperatura da mistura. É importante lembrar que a mistura das águas com diferentes temperaturas é feita dentro do calorímetro, logo após podemos agitar a mistura levemente e assim tirar a temperatura, tendo assim a diferença do calor específico do calorímetro e da mistura. # TAgF TAgQ TF meq 1 27 51 39 0 2 27 58 42 3,33 3 28 53 40,5 0 4 28 58 42,5 3,45 3. Resultados e Discussão Em meio ao experimento, os dados foram colhidos cerca de quatro vezes, dados esses que serão usados na equação de massa equivalente. Para isso precisa da quantidade padrão de água para fria e morna utilizada que seria 50 mL ou então 50g. Para o 1° Experimento temos: meq = 50* (51 - 39) - 50 * (39 - 27) / 39- 27 = 600 – 600 / 12 = 0g Para o 2° Experimento temos: meq = 50 * (58 - 42) – 50 * (42 - 27) / 42 – 27 = 800 – 750 / 15 = 3,333g Para o 3° Experimento temos: meq = 50 * (53 – 40,5) - 50 * (40,5 - 28) / 40,5 – 28 = 625 – 625 / 12,5 = 0g Para o 4° Experimento temos: meq = 50 * (58 – 42,5) - 50 * (42,5 - 28) / 42,5 – 28 = 775 – 725 / 14,5 = 3,448 ou 3,45g Agora, tiramos a média entre os valores para encontrar a capacidade térmica: meqMédia = 0 + 3,33 + 0 + 3,45 / 4 = 1,695 g C = meqMédia * c (logo c = 1Cal/g * °C) = 1,695g * 1Cal/g * °C = 1,695 Cal * °C 4. Conclusão Através da prática realizada no Laboratório de Ondas e Termodinâmica, podemos observar e absorver as propriedades da matéria, as diferenças existentes entre o calor específico e de transformação, assim como também o equilíbrio térmico. O experimento não é adequado para calorímetros ideais sem isolamento completo, ou seja, podem ocorrer trocas de calor com o ambiente externo, afetando os resultados esperados. 5. Referências Resinck, Halliday, Krane, Física 2, 5ª Edição, LTC, 2007. Sears & Semanski, Young & Freedman, Física II, Ondas e Termodinâmica, 12ª Edição, Pearson 2008. 6. Questões e Problemas 1- Quais são as maiores fontes de erro para esta parte do experimento? O mau funcionamento da leitura do termômetro. Assim como também a falta de tempo aguardando o equilíbrio da temperatura dentro do calorímetro. 2- Mostre que a massa do equivalente em água e dada pela Eq. 2 Q = mAQ * c1* (TAQ – TF) Q = (mAF + meq) * c2 *(TF - TAF) maQc1(TAQ - TF)=(mAF + meq)*c2* (TF -TAF) Considerando c1 = c2; mAQ(TAQ - TF)=(mAF + meq)*(TF- TAF) mAF + meq = mAQ (TAQ-TF) / TF - TAF meq=mAQ ((TAQ - TF) / (TF - TAF)) - mAF meq = (mAQ * (TAQ - TF) - mAF - (TF - TAF)) / TF - TAF 3- Qual seria o valor ideal para o equivalente em água do calorímetro para nenhuma perda de calor? Explique. meq = 0. Pois pensando em um cenário onde o calorímetro fosse um isolante perfeito não teria troca de calor com o ambiente em volta.. 4- Qual é a temperatura final para uma mistura de 20 g de água a 10 °C com 5 g de água a 95 °C utilizando o calorímetro desta prática. Reformulando tudo, temos que: TF = (TAF (mAF+meq)+mAQ *TAQ) / meq + mAQ + mAF Substituindo ... TF = (10 * (20 + 13,95) + 5 * 95) / 13,95 + 5 + 20 TF = 20,91 ºC 5- Um calorímetro contém 370 g de água estando todo o sistema em equilíbrio