Prática 05 - Calor Específico
Author
Egmon Pereira, Igor, Leandro e Letícia
Last Updated
6 years ago
License
Creative Commons CC BY 4.0
Abstract
Trabalho de Física Experimental II - Cefet MG
Trabalho de Física Experimental II - Cefet MG
\documentclass[12pt]{article}
\usepackage[brazil]{babel}
\usepackage[utf8x]{inputenc}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{graphicx}
\usepackage[colorinlistoftodos]{todonotes}
\usepackage{texnames}
\usepackage{geometry}
\usepackage{cite}
\geometry{hmargin={2.5cm,2.5 cm},vmargin={2.5 cm,2.5cm}}
\usepackage{setspace} %Define espaçamento entre linhas com os comandos \singlespacing \onehalfspacing \doblespacing
\usepackage{setspace} %Define espaçamento entre linhas com os comandos \singlespacing \onehalfspacing \doblespacing
\usepackage{array}
\usepackage{leading}
%\usepackage{graphicx,graphics} % Pacote usado para inserir figuras no texto.
\usepackage[font=footnotesize,bf]{caption} % Pacote usado para personalizar o tamanho e tipo de fonte utilizados em legendas de figuras e tabelas.
\captionsetup{font={footnotesize}} % Comando que define o tamanho e tipo de fonte utilizados em legendas de figuras e tabelas.
\usepackage{indentfirst} %Permite a utilização de marcadores
\usepackage[bf,rm,tiny,raggedright,compact]{titlesec} %Formata as seções com o pacote
\usepackage{parskip}
\parindent=0.75cm %Espaçamento da margem esquerda no início de cada parágrafo.
%\parskip=0mm %Cria espaçamento entre parágrafos.
%\usepackage{ulem}
\begin{document}
\begin{titlepage}
\newcommand{\HRule}{\rule{\linewidth}{0.0mm}} % Defines a new command for the horizontal lines, change thickness here
\center % Center everything on the page
%----------------------------------------------------------------------------------------
% HEADING SECTIONS
%----------------------------------------------------------------------------------------
\textsc{\LARGE Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais}\\[0.5cm] % Name of your university/college
\vskip-.5cm
\textsc{\Large Graduação em\\ Engenharia da Computação}\\[0.5cm] % Major heading such as course name
\vskip-.5cm
\includegraphics[width=0.3\textwidth]{LogoCEFET.jpg}\\[1cm] % Include a department/university logo - this will require the graphicx packag
%----------------------------------------------------------------------------------------
% TITLE SECTION
%----------------------------------------------------------------------------------------
\vskip4cm
\HRule \\[0.4cm]
{\Large \bfseries Prática 05 - Calor Específico}\\[0.4cm] % Title of your document
\HRule \\[1cm]
%----------------------------------------------------------------------------------------
% AUTHOR SECTION
%----------------------------------------------------------------------------------------
\vskip2cm
\begin{minipage}{0.4\textwidth}
\begin{flushleft} \large
\emph{Alunos:}\\
Egmon Pereira; \\Igor Otoni Ripardo de Assis\\Leandro de Oliveira Pinto;\\ Letícia Alves
\end{flushleft}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.4\textwidth}
\begin{flushright} \medskip
\emph{Professor:} \\
\textbf{}{Anderson Augusto Freitas}
\end{flushright}
\end{minipage}\\[2cm]
\end{titlepage}
\pagebreak
\large
\section{Introdução}
O calor especifico de uma substância é uma grandeza que indica a facilidade ou dificuldade que esta tem de variar sua temperatura,diferente da capacidade térmica o calor especifico leva em consideração a a massa da substancia. A unidade de medida do calor especifico é cal/g ºC, estas unidades representam que o calor especifico é a quantidade de energia necessária para variar 1 grama de uma substancia em 1 grau Celsius. Cada material possue um único calor especifico, isso se deve por causa da estrutura molecular de cada material.
O calor específico pode ser determinado utilizando um sistema isolado do meio externo, e onde ocorra uma troca de calor entre os corpos presentes dentro do sistema. Num sistema isolado não temos perda de energia então podemos utilizar a seguinte equação.
\begin{eqnarray}
Q_{abs} &=& Q_{ced}
\end{eqnarray}
\section{Objetivos}
\subsection{Determinar o Calor Específico de duas peças metálicas;}
\subsection{Identificar a composição de cada peça.}
\vskip24pt
\section{Procedimento, material, instrumentos}
Os materiais utilizados neste experimento foram:
\begin{itemize}
\item Água;
\item Aquecedor elétrico;
\item Termômetro;
\item Calorimetro;
\item Duas peças metálicas de materiais diferentes
\end{itemize}
Para determinar o calor especifico do material que compõe as peças metálicas, utilizou-se um sistema isolado, onde a energia cedida é igual a energia absorvida. Para montar este sistema, colocou-se em um calorímetro água quente e um das peças, e um termómetro para medir a variação de temperatura.
Utilizou-se a água porque já se conhece o calor especifico deste material, que é 1 cal/g ºC.
Veja na tabela a seguir os dados obtidos nas medições de cada uma das peças:
\begin{table}[h!]
\centering
\caption{Tabela de medições da variação de temperatura do sistema de água fria, água quente e peça 1.}
\label{tabela_01}
\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|}
\hline
\textbf{Peça 1} & \textbf{T. da Água °C} & \textbf{T. da Peça °C} & $Massa_{ag}$ g & $Massa_{p}$ g & \textbf{Eq. Térm. °C} \\ \hline
\textbf{1ª} & 60 & 31 & 100 & 30,78 & 49,5 \\ \hline
\textbf{2ª} & 60 & 34 & 100 & 30,78 & 52,5 \\ \hline
\end{tabular}
\end{table}
\begin{table}[h!]
\centering
\caption{Tabela de medições da variação de temperatura do sistema de água fria, água quente e peça 2.}
\label{tabela_01}
\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|}
\hline
\textbf{Peça 2} & \textbf{T. da Água °C} & \textbf{T. da Peça °C} & $Massa_{ag}$ g & $Massa_{p}$ g & \textbf{Eq. Térm. °C} \\ \hline
\textbf{1ª} & 60 & 34 & 100 & 87,99 & 52 \\ \hline
\textbf{2ª} & 60 & 35 & 100 & 87,99 & 52 \\ \hline
\end{tabular}
\end{table}
\textbf{Obs:} Foram usados $100ml$ de água quente e $100ml$ de água fria.
Sabendo que o sistema é isolado podemos utilizar a seguinte equação para determinar o calor especifico das peças.
\begin{eqnarray}
Q_{abs} &=& Q_{ced}\\
\Delta T\left(m_{agQ}\cdot c_{agQ} + m_{p}\cdot c_{p}\right) &=& m_{ag}\cdot c_{ag}\cdot \Delta T
\end{eqnarray}
\noindent $\Delta T$ $\rightarrow$ Variação da Temperatura\\
$m_{agQ}$ $\rightarrow$ Massa da água quente\\
$c_{agQ}$ $\rightarrow$ Calor Específico da água quente\\
$m_{p}$ $\rightarrow$ Massa da Peça\\
$c_{p}$ $\rightarrow$ Calor Específico da Peça\\
$m_{ag}$ $\rightarrow$ Massa da água fria\\
$c_{ag}$ $\rightarrow$ Calor da água fria
Primeiramente foram realizados os cálculos com os dados das tabelas anteriores e os resultados obtidos foram: \\
\\
Peça 1: (-1.6683 ± 0.3725) cal/g ºC \\
Peça 2: (-0.6165 ± 0.021) cal/g ºC \\
Mas ao ser pesquisado algum material metálico com estes valores não foram encontrados nenhum que se aproximassem, pois não há valores de calor específico negativos. Então foram verificados os dados da tabela das medições e discutidos os valores encontrados durante o experimento. E foi observado que um possível problema tenha sido o valor da temperatura da água quente. Isso porque neste experimento foi utilizado uma quantidade de água de $100ml$ para ser aquecida, então, devido as condições de pressão e temperatura o erro do termómetro utilizado para medir a temperatura foi muito grande. O erro foi de 13 °C na primeira peça e 10 °C na segunda peça , fazendo esse erro considerável nos cálculos. Por isso os cálculos foram realizados novamente utilizando a temperatura da água como 73 °C na primeira peça e 70 °C na segunda peça.
Com estes valores de temperatura da água os resultados obtidos foram:\\
\\
Peça 1: (0.2284 ± 0.3725) cal/g ºC\\
Peça 2: (0.0878 ± 0.0552) cal/g ºC\\
Estes valores se assemelham aos valores de calor específico do Alumínio e do Latão. Veja a seguir a tabela com alguns valores de calor específico de algumas substâncias.
\begin{table}[!h]
\caption{Tabela de valores de calor específico de algumas substâncias}
\begin{center}
\begin{tabular}{|l|c|}
\hline
\textbf{Substância} & \textbf{Calor Específico cal/gºC}\\ \hline
Água & 1,0 \\ \hline
Álcool & 0,6 \\ \hline
Alumínio & 0,22 \\ \hline
Ar & 0,24 \\ \hline
Carbono & 0,12 \\ \hline
Chumbo & 0,031 \\ \hline
Cobre & 0,091 \\ \hline
Ferro & 0,11 \\ \hline
Gelo & 0,5 \\ \hline
Hélio & 1,25 \\ \hline
Hidrogênio & 3,4 \\ \hline
Latão & 0,092 \\ \hline
Madeira & 0,42 \\ \hline
Mercúrio & 0,033 \\ \hline
Nitrogênio & 0,25 \\ \hline
Ouro & 0,032 \\ \hline
Oxigênio & 0,22 \\ \hline
Prata & 0,056 \\ \hline
Rochas & 0,21 \\ \hline
Vidro & 0,16 \\
\hline
\end{tabular}
\end{center}
\end{table}
A primeira peça teve o calor especifico aproximado com o do alumínio,e a segunda peça com o do latão. Isso faz sentido porque ambas as peças era de metal.
\vspace{4cm}
\section{Conclusão}
A partir da análise dos resultados obtidos foi possível identificar o material que compõe as peças de acordo com o seus calores específicos. Foi observado também que o calor especifico do material da peça 1 é menor que o calor especifico da água, isso quer dizer que este material tem maior facilidade em trocar calor do que a água. Assim como a peça 2 a qual o calor especifico foi menor do que o da água também.
Só foi possível realizar essas conclusões, assumindo o atraso na medida do termómetro.
\end{document}