Troca de Calor - Relatório 6 PDF

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Relatório 6 - Troca de Calor - Laboratório de Física 2...

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA

Relatório nº 6: Troca de Calor

Manaus - AM 2017

21353661

Relatório nº 6: Troca de Calor

Relatório de prática solicitado pela profª Dr.ª Daniela Menegon da disciplina de laboratório de física II, contando como nota parcial do período de 2016/2.

Manaus - AM 2017

Troca de Calor Resumo Este relatório discute a respeito da troca de calor e tem como objetivo estudar a influência o calor específico de uma substância. Introdução A troca de calor acontece quando dois corpos com diferentes temperaturas são colocados em contato em um mesmo ambiente (calorímetro) e, passados algum tempo, alcançam o equilíbrio térmico. O calorímetro citado acima trata-se de um sistema fechado que impossibilita a troca de calor do sistema com o meio. As trocas de calor acontecem porque o calor é um tipo de energia que transita entre os corpos, ocasionando esse movimento que ocorre até que se estabeleça um equilíbrio entre ambos os corpos. Tal processo acontece devido a necessidade que os corpos possuem de ceder e receber calor. A Capacidade térmica (C) é a quantidade de calor necessária para a elevação da temperatura de determinada substância. Essa capacidade varia para cada substância. Chama-se Capacidade Térmica C, de um corpo o quociente entre a quantidade de calor dQ, fornecida ao corpo e o correspondente acréscimo de temperatura dT:

𝐶=

𝑑𝑄 𝑑𝑇

A capacidade térmica por unidade de massa de um corpo, denominada calor específico, depende da natureza da substância da qual ele é feito e é definido como o quociente entre sua capacidade térmica e sua massa:

𝐶=

𝐶 𝑚

𝑑𝑄

= 1 𝑚𝑑𝑇

A partir da expressão acima, pode-se definir a equação fundamental da calorimetria. Essa equação define a quantidade de calor (Q) que um corpo de massa (m) e calor específico (c) absorve ou libera para variar sua temperatura em certo valor (ΔT). Q = mcΔT Parte Experimental •

Materiais • 1 calorímetro

• • • • • • • • • •

1 termômetro 1 béquer 1 aquecedor de imersão 1 haste de madeira 1 balança 1 cilindro de latão barras: 1 de ferro e 1 de alumínio 1 barbante 2 grampos duplos

Procedimento Experimental Experimento 1 1. 2. 3. 4.

Colocou-se 200g de água no calorímetro e anotou-se a temperatura. Mediu-se 200g de água fria em um béquer. Aqueceu-se a água do calorímetro até a temperatura de 78,2° C Colocou-se a água fria no calorímetro e anotou-se a temperatura de equilíbrio.

TRATAMENTO DE DADOS TABELA 1. Temperatura água fria Temperatura água quente Temperatura de equilíbrio

25,1 °C 78,2 °C 51,4° C

Capacidade térmica do calorímetro: 𝑸𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 + 𝑸á𝑔𝑢𝑎 = 0 𝑪𝑐𝑎𝑙 𝑥 ∆𝑻 + 𝒎á𝑔𝑢𝑎 𝑥 𝒄á𝑔𝑢𝑎 𝑥 ∆𝑻á𝑔𝑢𝑎 = 0 𝐶𝑐𝑎𝑙 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) 𝑐𝑎𝑙 + 200 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)á𝑔𝑢𝑎 = 0 𝐶𝑐𝑎𝑙 (51,4 − 25,1) + 200 (51,4 − 78,2) = 0 𝐶𝑐𝑎𝑙 26,3 + 200 (−26,8) = 0 𝐶𝑐𝑎𝑙 266,3 − 5360 = 0 𝐶𝑐𝑎𝑙 26,3 = 5360 𝐶𝑐𝑎𝑙 =

5360 26,3

𝐶𝑐𝑎𝑙 = 203,80 Experimento 2 1. Determinou-se a massa do cilindro de latão, mergulhou-o num béquer com água e ligou-se o aquecedor até que a água entrasse em ebulição. 2. Colocou-se 200g de água fria no calorímetro e anotou-se a sua temperatura. 3. Retirou-se o cilindro de latão da água fervente e colocou-o no calorímetro. 4. Anotou-se a temperatura de equilíbrio.

TRATAMENTO DE DADOS Massa do latão Temperatura inicial da água Temperatura equilíbrio

93,3 g 25,4 g 28,4 g

Calor específico: 𝑸𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟎 𝑸 𝒄𝒂𝒍𝒐𝒓í𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐 + 𝑸 á𝒈𝒖𝒂 + 𝑸 𝒍𝒂𝒕ã𝒐 = 𝟎 𝑪. 𝒅𝑻 + 𝒎. 𝒄. 𝒅𝑻 + 𝒎. 𝒄. 𝒅𝑻 = 𝟎 203,8 𝑥(28,4 − 25,4) + 200 𝑥 1(28,4 − 25,4) + 93,3 𝑥 𝑐 (28,4 − 100) = 0 611,4 + 600 − 93,3 𝑥 𝑐 𝑥 71,6 = 0 𝑐= − 𝑐=

1211,4 −71,6 𝑥 93,3

1211,4 𝑐𝑎𝑙 = 0,181 °𝐶 −6,680,28 𝑔

QUESTÃO

➢ Quais as providências que devem ser tomadas para que o resultado obtido seja mais preciso? R = Por se tratar de um experimento que envolve temperatura, o ideal é que ele seja feito com rapidez e precisão, para que não haja perda de calor além do que é o esperado.

Conclusão Através desse experimento foi possível comprovar na prática que de fato o corpo mais quente (que nesse caso é o latão) sede calor para o corpo mais frio (a água) até que em determinado tempo alcança o equilíbrio. Isso ocorre devido a necessidade que os corpos possuem de dar e receber calor. Os valores se afastam um pouco que se observa teoricamente e isso é devido a erros de manipulação no decorrer do experimento e também por não se tratar de um sistema ideal.

Referências Bibliográficas ANJOS, Talita Alves; Troca de calor. Disponível http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/trocas-calor.htm YUNUS, ÇENGEL, AFSHIN J. Ghajar ; Transferência de calor e massa, pag. 902

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