DILATAÇÃO TÉRMICA E CALORIMETRIA

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Na qual, Q é a quantidade de calor, m é a massa do objeto e L é o calor latente, dependente da natureza do objeto.

Existem três propriedades substanciais para a melhor compreensão da calorimetria. Uma delas é o princípio de transformações inversas, em que a quantidade de calor absorvido por um corpo em uma mudança é, em módulo, análogo à quantidade de calor cedida na mudança inversa. Outra,é o princípio do equilíbrio térmico, em que corpos com diferentes temperaturas conseguem trocar calor e, diante disso, obtém a mesma temperatura um tempo depois, atingindo então, o equilíbrio térmico.

Também há o princípio da igualdade de trocas de calor, que, em um sistema isolado, o valor do calor cedido pelos corpos é a mesma do calor recebida pelos demais corpos. Esse princípio é equacionado da seguinte maneira:

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Ressaltando que a equação vista acima é válida apenas para sistemas isolados.

2. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

2.1. DILATAÇÃO TÉRMICA

Materiais

- Base para medição;

- Ebulidor com tampão e mangueira;

- Relógio comparador;

- Termômetro;

- Trena;

- Tubo de ferro, alumínio e cobre;

Erro dos equipamentos

- Balança - 0,01 g;

- Relógio comparador - 0,005 mm;

- Trena - 0,02 m;

Método

O nível de água no reservatório foi completo e tampado, ajustando a máxima potência do ebulidor para conseguir gerar um fluxo de vapor pela mangueira que estava dentro do material. O comprimento inicial foi medido e anotado fazendo-se uso da trena.

Após começar o fluxo de vapor no tubo de ferro posicionado corretamente para medição, foi inserida a ponta da mangueira onde o vapor fluía na ponta do tubo de ferro. Depois de aguardar a estabilização da dilatação do tubo com todos os parâmetros do relógio zerados, com o termômetro digital foi medida a temperatura do vapor na saída do tubo. Feito isso, a mangueira foi retirada e posicionou-se o termômetro no interior do tubo, anotando o valor de contração mostrado no medidor comparador a cada diminuição de 10ºC da temperatura.

Os valores foram anotados até a temperatura entrar em equilíbrio com a do ambiente.

Os respectivos valores de contração foram anotados para a elaboração de uma tabela no roteiro fornecido pela professora.

O procedimento acima foi realizado para os tubos de alumínio, ferro e cobre.

2.2. CALORIMETRIA

Materiais

- Água;

- Balança digital;

- Béquer;

- Calorímetro;

- Ebulidor;

- Gelo;

- Peça de chumbo;

- Peça de cobre;

- Peça de alumínio;

- Termômetro digital a laser;

Erro dos equipamentos

- Balança 0,01 g;

- Béquer 0,1 L;

- Termômetro digital a laser 0,05ºC;

Método

Com auxílio dos equipamentos, nas práticas 1 e 2, foi medido o calor específico dos materiais (chumbo, ferro e alumínio) e o calor de fusão do gelo, respectivamente.

- Calor específico

Com o auxílio do béquer, foi preenchido cerca de aproximadamente 100 mL de água e, foi jogada a água fria dentro do calorímetro. Foi medida a massa do calorímetro e da água, diminuindo a massa do calorímetro para possuirmos a massa da água.

Com o nível do reservatório completo de água e ajustado para a máxima potência do ebulidor, após o início da evaporação da água, dentro do ebulidor foi colocado um corpo de prova e foram aguardados alguns minutos para a estabilização da temperatura da água que foi medida com o termômetro digital. Após a estabilização da temperatura da água em ebulição juntamente com o corpo de prova, foi colocado o calorímetro preenchido de água fria ao lado. Foi anotado o valor da temperatura da água entrando em ebulição juntamente com a peça dentro. Feito isso, o corpo de prova foi rapidamente transferido para o calorímetro com água fria, que foi fechado e agitado levemente por alguns segundos.

Após a leve agitação do calorímetro, com o auxílio do termômetro digital, após o equilíbrio térmico (aproximadamente 1 minuto) foi anotada a temperatura que constava no termômetro digital. O valor foi anotado no roteiro para a confecção de uma tabela.

O procedimento anterior foi realizado para as peças de alumínio, chumbo e ferro.

- Calor de fusão do gelo

Foi colocado o ebulidor cheio de água em sua potência máxima até que a água dentro dele começasse a entrar em ebulição com aproximadamente 95ºC. Juntamente, foi medida aproximadamente 100g de água quente dentro do calorímetro. Para isso, a balança teve de ser tarada antes de introduzir a água quente.

Foi anotada a temperatura do conjunto calorímetro mais a água quente.

Feito isso, juntamente com o termômetro digital, foi medida a temperatura do gelo. Após isso, o gelo foi colocado em um béquer para se determinar sua massa fazendo-se uso da balança.

Feito isso, o cubo de gelo, rapidamente foi introduzido dentro do calorímetro com água quente sendo rapidamente fechado. Foi agitado suavemente o conjunto. Posteriormente, foi medida a temperatura de equilíbrio, com o termômetro digital (cerca de 1 minuto depois).

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO