TRABALHO PRÁTICO 1 – GASES: DETERMINAÇÃO DA RELAÇÃO

TRABALHO PRÁTICO – DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE
METAIS
1. Introdução
O calor específico ou capacidade calorífica específica, c, é a razão entre a
quantidade de calor fornecida à unidade de massa da substância e a elevação de
temperatura provocada na substância. Matematicamente, escreve-se:
calor específico 
quantidade de calor fornecido
(1)
(massa do corpo) (var iação de temperatura)
Os valores de calor específico da água e de alguns metais estão apresentados na
Tabela 1.
TABELA 1. Calor específico da água e de alguns metais.
c (J.g-1.K-1)
4,184
0,902
0,385
Água
Alumínio
Cobre
Sob pressão constante, a quantidade de calor, Q, que é transferida de ou para um
corpo de massa, m, está relacionada à variação de temperatura, ΔT, pela expressão:
Q = m.c.ΔT
(2)
A equação 2 evidencia não apenas a quantidade de calor, mas também o sentido
da transferência de calor, ou seja, quando se determina a variação de temperatura do
corpo, ΔT = temperatura final – temperatura inicial. A diferença de temperatura
apresenta sinal algébrico positivo quando a temperatura do corpo se eleva e Q terá sinal
positivo. Isto significa que o calor foi transferido para o corpo. No caso oposto, o
abaixamento de temperatura do corpo significa que ΔT tem sinal negativo e Q também
será negativo. Neste caso o calor foi transferido do corpo.
2. Objetivo
Determinar a capacidade calorífica específica de amostras de metais, aplicando
argumentos do Zeroésimo e Primeiro Princípios da termodinâmica.
3. Materiais, equipamentos e reagentes
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Termômetro
Agitador magnético e barra magnética
Cronômetro
Balança
Ebulidor
Recipiente de alumínio
Amostra de metal (cobre e alumínio) em forma de cubo ou pequenos cilindros
Copo de isopor
Fio de linha
Suporte universal
Garra metálica
Pinça de madeira
Béquer
4. Procedimento experimental
Medida do c da amostra metálica:

Pesar a amostra metálica (m amostra).

Contornar a amostra metálica com o fio de linha, prendendo-a em um dos lados,
ficando uma extremidade mais longa que será usada para movimentar a amostra
(Figura 1).
Al
Cu
Figura 1. Amostras dos metais suspensas pelos fios.

Colocar 1,0L de água no recipiente de alumínio e, em seguida, mergulhar o
ebulidor na água, prendendo-o com a garra no suporte universal.

Colocar a amostra do metal no interior da água, deixando-a imersa sem entrar
em contato com as paredes do recipiente. Ajustar o fio e o termômetro no
suporte.

Observar a voltagem do ebulidor e da tomada a que será conectado
(ATENÇÃO: o ebulidor deve estar mergulhado na água quando for ligado
na rede elétrica).

Aquecer a água até a ebulição e esperar o metal entrar em equilíbrio térmico
com a água, aproximadamente 5 minutos. Medir a temperatura da água em
ebulição. Esta será a temperatura inicial da amostra metálica (Ti amostra).

Colocar o agitador magnético próximo ao sistema de aquecimento. Colocar o
copo de isopor com a barra magnética sobre a placa do agitador e adicionar
200,0mL de água destilada.

Em seguida, colocar o termômetro no copo de isopor e medir a temperatura da
água, que será a temperatura inicial da água (Ti água).

Rapidamente (evitar troca de calor com o meio) passar a amostra metálica
quente, a qual se encontra imersa na água em ebulição, para a água no copo de
isopor. Segurá-la mantendo-a imersa na água sem tocar o fundo do copo.

Com o agitador magnético ligado, observar a variação de temperatura e esperar a
temperatura estabilizar (cerca de 30s) e medir a temperatura final (Tf).

Efetuar este procedimento três vezes.

Todos os dados experimentais devem ser anotados na Tabela 2.
Figura 2. Recipiente de isopor contendo a amostra aquecida imersa em água sob
agitação.
5. Apresentação e discussão dos resultados
TABELA 2. Valores de temperatura, massas da água e da amostra metálica.
Medida
Primeira
Segunda
Terceira
Ti amostra / ºC
Ti água / ºC
Tf / ºC
∆T água = Tf - Ti água
∆T amostra = Tf - Ti amostra
Massa da amostra / g
Massa de água / g
NOTA: temperatura inicial do bloco metálico = temperatura da água em ebulição =
Ti amostra, temperatura inicial da água = Ti água, temperatura de equilíbrio = temperatura
final do sistema = Tf, dágua = 1,00g/cm3.
Aspectos importantes que devem ser compreendidos:

A amostra metálica e a água ficam, ao final, na mesma temperatura quando o
equilíbrio térmico é atingido (Tfinal).

Princípio da conservação da energia: a energia térmica transferida para a água, ao se
aquecer e a energia térmica transferida do metal ao se esfriar são numericamente
iguais.

A quantidade de calor do metal (Q
metal)
tem valor negativo, pois houve queda de
temperatura quando o calor foi transferido do metal.

A quantidade de calor da água (Q
água)
tem valor positivo, pois a temperatura da
água se elevou pela transferência de calor para a água, então: – Q metal = Q água.

Se a quantidade de calor é transferida de um corpo para outro, então a equação 2
pode dar origem à equação 3 que pode ser usada para calcular a capacidade
calorífica específica de uma substância (por exemplo, um metal puro) a partir de
medidas calorimétricas:
– [c metal . m metal . (T final - T inicial)] = c água . m água . (T final - T inicial) (3)
5.1 Para cada medida efetuada, calcular o c da amostra metálica utilizando a equação 3.
Determinar um valor médio e compará-lo com o valor teórico (Tabela 1). Calcular o
erro relativo e discuti-lo.
Grupo:
01
02
03
04
05
Integrantes
06
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08
09
10