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Relatório sobre experimento de calorimetria
Tipologia: Trabalhos
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1. Introdução: Calorimetria é um dos ramos de estudo no âmbito da Termodinâmica. O que se estuda é a troca de energia na forma de calor entre dois ou mais corpos ou substâncias. Este experimento envolve os conceitos de calor, lei de conservação de energia, capacidade térmica e calor específico de um líquido. Diante disso, com o intuito de estudar a Primeira Lei da Termodinâmica, realizou -se um experimento em que se utilizou um sistema composto por uma fonte de tensão DC ligada a um calorímetro, contendo uma resistência, a qual, por efeito Joule, é capaz de transformar energia elétrica em térmica. 2. Objetivo: Este relatório tem por objetivo, obter a capacidade térmica do calorímetro e obter o calor específico de um óleo vegetal. 3. Desenvolvimento Experimental: 3.1 Materiais utilizados: ● 1 Calorímetro com tampa contendo agitador, motor do agitador, e resistor ● com cabo de conexão; ● 1 fonte DC; ● 1 fonte para o agitador; ● 2 cabos de conexão com jacarés; ● Balança; ● 1 termômetro com borracha de vedação (o-ring); ● 1 cronômetro; ● 1 multímetro; ● Líquidos: água e óleo; 3.2 Descrição Experimental: A fim de determinar o calor específico do óleo a partir da obtenção da capacidade térmica do calorímetro, primeiro, verificou-se a funcionalidade do agitador conectando os cabos de conexão da fonte DC com o auxílio de "jacarés" nos terminais apropriados do calorímetro. Em seguida foi medido a resistência à
A tabela 1.2 mostra os dados das temperaturas (T), e dos seus respectivos tempos (t), a tabela traz também os dados da corrente elétrica (i), da massa do óleo (mO), da tensão (V), e da resistência (R). Tabela 1.2: Dados da temperatura(T), tempo (t), corrente elétrica (i), massa do óleo (mO), tensão (V), resistência (R), obtidos no experimento do óleo. T (^0 C) ± 0,1 t (s) ± 0,01 i (A) ± 0, 30 0 1, 32 108,46 1, 34 252,97 1, 36 386,76 1, 38 493,50 1, 40 593,48 1, 42 688,86 1, 44 780,30 1, 46 897,44 1, 48 1021,22 1, 50 1130,48 1, 52 1236,01 1, (mO ± 0,01 g) (V ± 0,1 v) (R ± 0,01 Ω) 336,75 15,0 11, 3.4 Interpretação dos Resultados: Para obter a capacidade térmica do calorímetro e por fim obter o calor específico de um óleo vegetal, é deduzida a partir da lei de conservação de energia a seguinte equação:
𝑉 2 𝑅.𝑘
𝐴
𝐴
Onde V (tensão) = 20 v, R (resistência) = 11,79 Ω, mA (massa da água) = 412,80 g, cA (calor específico da água) = 4,18 j/g, k = onde ΔT (variação da temperatura) = Δ𝑇 Δ𝑡 220 C, e Δt (variação do tempo) = 1364,74 s. Assim temos:
20 2
● 𝐶 ≅ 394, 937cal / g 0 C Portanto o valor da capacidade térmica do calorímetro é de aproximadamente 394,937 cal / 0 C. Gráfico 1: Variação da temperatura em função do tempo para o experimento da água. Analisando o gráfico 1, percebe-se que a relação da temperatura da água em função do tempo é linear, portanto com o auxílio do programa QtiPlot (software para confeccionar e analisar gráficos) chegamos a seguinte equação da reta. Coeficiente angular a Coeficiente linear b 0,016 29, ● Assim : y = a. x + b → y = 0,016. x + 29,
Coeficiente angular a Coeficiente linear b 0,018 29, ● Assim : y = a. x + b → y = 0,018. x + 29, Segundo a literatura, o calor específico do óleo é de 1,96 cal / g 0 C. Então para determinar o desvio percentual entre o valor obtido experimentalmente e o da literatura, temos a seguinte equação: ● D%= ( ) 1,96 − 1, 1,
Podemos observar que o desvio percentual para o valor experimental do calor específico do óleo foi de aproximadamente 1,53% o que o torna uma medida muito satisfatória.
4. Conclusões: Podemos chegar a conclusão de que o resultado do experimento foi satisfatório pois os objetivos foram alcançados, a determinação do calor específico do óleo foi satisfatória, apresentando um desvio percentual de apenas 1,53% em relação ao valor teórico da literatura, o que torna o experimento válido. 5. Referência Bibliográfica: [1] H. Mukai e P.R.G Fernandes, apostila de laboratório de física/ DFI -UEM –
[2] “Densidade Relativa e Calor Específico para Diversos Líquidos” SUCRANA – Soluções em Engenharia.
