Calorimetria

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Universidade de São Paulo
Instituto de Física
FEP0112 – Física II

Relatório da 1ª Experiência

Calorímetro

Alunos: Danilo Rodrigues Vieira Luís Fabiano Baldasso

5653262 5653338

1. Introdução
Este relatório apresenta a descrição de um experimento sobre calorímetros realizado por dois alunos da disciplina FEP0112 - Física 2 no dia 13 de março de 2007, sob supervisão do professorGustavo do Instituto de Física da Universidade de São Paulo.

2. Objetivo
O experimento teve como objetivo determinar o calor específico da água e a capacidade térmica do calorímetro pela análise das curvas de aquecimento de duas massas de água colocadas no calorímetro.

3. Introdução Teórica
De maneira bem simples, ao menos uma vez na vida, já tivemos experiências térmicas que, de maneiraintuitiva, observamos como determinadas substancias respondem ao acréscimo de calor e de como este calor tende a se equilibrar com o meio. Um exemplo típico é quando tentamos regular a temperatura do chuveiro elétrico, aumentando ou diminuindo a quantidade de água que flui por ele. A esta resposta específica da água, podemos dar o nome de calor especifico ou capacidade térmica, que melhordefiniremos abaixo. Para fazermos medidas de calor especifico e capacidade térmica, utilizamos um calorímetro, que nada mais é que um cilindro de metal isolado do meio externo por uma camada de vácuo para que haja a diminuição da perda de calor por outros fatores, algo parecido com uma garrafa térmica aberta. Nela estão inseridos uma massa determinada de um liquido, um termômetro, e uma resistência elétricaque será responsável pelo ganho de calor constante. Para conceituações mais precisas, adotaremos as seguintes definições: 3.1) Calor específico …Calor especifico de uma substancia a quantidade de calor Q, em calorias, necessárias para elevar um grama de uma substância de T1°C a T2°C. [2] 3.2) Capacidade térmica …A capacidade térmica de um corpo em particular é definida como o produto de sua massaem gramas e seu calor específico em calorias por grama por grau centígrado. [2]

4. Descrição Experimental
4.1) Material utilizado: • • • • • • 1 Balança 1 Calorímetro (com agitador) 1 Termômetro 1 Cronômetro 1 Aquecedor 1 Fonte de energia para o aquecedor 2

4.2) Montagem e procedimento Inicialmente, o termômetro e o aquecedor foram acoplados ao calorímetro (como mostra a Figura 4.2.1).Depois, foi pesada uma massa de água que foi colocada dentro do calorímetro.

Figura 4.2.1: Montagem experimental. Pode-se ver a fonte de energia para o aquecedor, o calorímetro, o termômetro e o cronômetro nas mãos do operador.

Com o calorímetro fechado e já contendo água, o aquecedor, posicionado dentro do calorímetro e em contato com a água, foi ligado e a temperatura da água foi verificadauma vez por minuto (a água foi mantida em agitação durante todo o procedimento para garantir que a temperatura fosse homogênea em todo o líquido). Após 22 minutos, o aquecedor foi desligado, a água foi descartada e repetiu-se o processo, desta vez com uma massa diferente de água. Os dados de temperatura e as conclusões obtidas no processo encontram-se nas próximas seções do relatório.

5.Detalhes e Dados obtidos
5.1) Detalhes do experimento O experimento foi realizado no laboratório didático do Instituto de Física da Universidade de São Paulo. A sala não possuía sistema climatizado, mas durante todo o experimento a temperatura da sala se manteve em torno de 25,4ºC. Para o experimento foram utilizados: • • • • • • Calorímetro nº. 5 com aproximadamente 1 litro de capacidade Termômetrodigital marca Minipa modelo MT-520 nº. 34 (incerteza: ± 0,05 ºC), conectado a termopar tipo ferro/constantan Fonte de alimentação marca Dawer tipo FCC-3002D nº. 5 ± 0,1Vcc , 0,01A Balança digital marca BEL modelo SSR-3000 clone II n.7 capacidade 20-3000g (incerteza: ± 1g) Cronômetro digital Technos modelo yp2151 n.31 precisão 0,001s Resistência de aquecimento tipo bulbo 24W 3

5.2) Dados...
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