Experimento calor específico e capacidade térmica

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Calor Específico e capacidade térmica

Objetivos
Determinar a capacidade térmica de um calorímetro e o calor específico do cobre, do alumínio e do chumbo.

Introdução Teórica
Calor é a energia que flui entre um corpo (em um sistema) e sua vizinhança como conseqüência da diferença de temperatura que existe entre eles. Obedecendo ao princípio de conservação de energia, a equação para atroca de calor é:

Qcedido + Qrecebido = 0; ou seja: Qrecebido = - Qcedido.

Uma parede adiabática é usada para isolar um sistema no qual se pretende estudar a troca de calor entre seus componentes, impedindo a transferência de calor para o meio externo.
No equilíbrio térmico, as partes que compõe o sistema terão a mesma temperatura.
Para estudar a transferência de calor entre oscomponentes do sistema, pode-se escrever as quantidades de calor cedida ou absorvida em termos de capacidade térmica ou calor específico. Estes conceitos são definidos como:
- A capacidade térmica é o quociente entre a quantidade de calor fornecida (Q) e o acréscimo de temperatura (ΔT).
C = Q/ ΔT u(C) = cal/ºC
-O calor específico é a capacidade térmica por unidade de massa (m):
c = Q/m. ΔTu(c) = cal/g.ºC
Para sólidos é interessante também definir calor específico molar:
- Calor específico molar é definido como a capacidade térmica por mol de substância:
c = C/mol = Q/ mol.ΔT = c.m/mol
c.m = cM u(c) = cal/mol.ºC; onde M = m/mol é a massa molar



Material (kit 05)
* 1 calorímetro de mistura com agitador
* 1 termômetro digital com precisão de 0.1°C
*Amostras de cobre, alumínio e chumbo
* 1 estufa
* 1 termômetro para medir altas temperaturas da estufa (300o C ou mais)
* 1 balança digital com precisão de 0.1 gramas
* Computador com o programa Grace
* Água
* Luva para evitar queimaduras
* Balão de fundo chato
* Manta térmica elétrica

Procedimentos
Aqueça, até ferver, a quantidade de água presente no balão defundo chato na manta térmica. Meça sua temperatura e anote.
Coloque aproximadamente 50 ml de água na temperatura ambiente no recipiente que fica dentro do calorímetro. Pese o recipiente com a água e registre este valor. Coloque o recipiente em seu lugar e meça a temperatura inicial do calorímetro, registre o valor encontrado.
Coloque aproximadamente 50 ml da água quente no calorímetro.
Misturecom o agitador e registre a temperatura de equilíbrio.
Retire o recipiente e pese-o novamente. Registre o valor e, a partir deste, encontre a massa de água quente que foi adicionada.
Com o auxílio dos dados obtidos até então, calcule a capacidade térmica do calorímetro (Ccal) usando a equação:
Ccal ∆Tcal = maq ca ∆Ta
Onde,
∆Tcal é variação de temperatura do calorímetro,
maq é massa de águaquente,
ca é o calor específico da água
e ∆Ta é a variação de temperatura da água.
Reabasteça o recipiente com a mesma quantidade de água a temperatura ambiente que foi colocada anteriormente, usando a balança.
Meça a temperatura inicial do calorímetro e anote.
Adicione a amostra de cobre que deve estar aquecida dentro da estufa e registre a temperatura indicada pelo termômetro ligado àestufa. Misture com o agitador a água e o cobre aquecido. Meça e registre a temperatura de equilíbrio.
Retire o recipiente de dentro do calorímetro e peso-o para verificar qual a massa da amostra de cobre que foi adicionada. Registre o valor.
Repita o procedimento feito com o cobre para as amostra de alumínio e de chumbo.
A partir dos dados obtidos, calcule os valores do calor específico do cobre, doalumínio e do chumbo usando a equação:
ms cs ∆Ts = Ccal ∆Tcal
Onde,
ms é a massa do sólido,
cs é o calor específico do sólido
e ∆Ts é a variação de temperatura do sólido.
Compare os valores obtidos experimentalmente com os da literatura.
Faça um gráfico para analisar a relação entre o calor específico e a massa atômica dos elementos.

Dados do Experimento
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