AL 1.3. Capacidade trmica mssicaFundamento terico da experinciaA quantidade de energia que se fornece a materiais diferentes, de modo a provocar-lhes a mesma elevao de temperatura, depende da constituio desse material.Por isso, h materiais que aquecem e arrefecem mais ou menos do que outros,quando se lhes fornece a mesma quantidade de energia, durante o mesmo intervalode tempo.Isto significa que cada material caracterizado por uma grandeza fsica queest relacionada com a capacidade que esse material tem para absorver ou cederenergia. Essa grandeza designa-se por capacidade trmica mssica e representa-sepela letra c .Define-se como sendo a quantidade de energia que necessrio fornecer a 1 kg de qualquer material, de modo que a sua temperatura se eleve de 1 C .O comportamento trmico de um material est relacionado com o valor da suacapacidade trmica mssica: se o seu valor for elevado, a quantidade de energia envolvida no aquecimentoe no arrefecimento desse material tambm elevada; se o valor da capacidade trmica mssica for baixo, a quantidade de energianecessria para que o material aquea e arrefea tambm baixa.O valor da capacidade trmica mssica de um material (por exemplo, um metal ou uma liga metlica) pode determinar-se, experimentalmente, utilizando blocoscalorimtricos de massa aproximadamente igual a 1 kg.

Blocos calorimtricos de alumnio e de lato com a resistncia de aquecimentocolocados sobre material isolante.Estes blocos dispem de orifcios que permitem introduzir uma resistncia deaquecimento e um termopar.A quantidade de energia transferida como calor para os blocos calorimtricospode ser relacionada com a capacidade trmica mssica atravs da expressomatemtica seguinte:

Ento, dividindo ambos os membros da expresso matemtica (1) por t ,obtm-se:

Ou seja:

O traado do grfico = f (t ) permite determinar o declive da recta obtida e, consequentemente, a capacidade trmica mssica do material.

Para isso, necessrio saber a potncia elctrica fornecida ao circuito efectuandoleituras dos valores da diferena de potencial nos terminais da resistncia e dos valores da intensidade da corrente que atravessa o circuito elctrico.

O conhecimento dos valores da capacidade trmica mssica dos materiais alumnio e lato permite verificar as propriedades especficas destes materiaisrelativamente ao aquecimento.

Questes pr-laboratoriais1. Que significa dizer que a capacidade trmica mssica do alumnio 900 J kg1 K1? Que 1kg de alumnio necessita de 900 J para elevar a sua temperatura de 1K( ou de 1C.2. Se fornecermos a mesma quantidade de energia a dois blocos com a mesma massa, um de alumnio e outro de cobre (cAl = 900 J kg1 K1, cCu = 385 J kg1 K1), qual deles sofrer maior elevao de temperatura? Justifique.O que tiver menor capacidade trmica :cobre3. Se os blocos anteriores forem aquecidos com a mesma fonte de energia at sofrerem a mesma elevao de temperatura, qual deles demorar mais tempo a aquecer? Justifique.O que tiver maior capacidade trmica :alumnio

4. Se aquecermos uma massa igual de gua e azeite fornecendo a mesma quantidade de energia, verificaremos que o azeite atinge uma temperatura superior da gua. Qual destas substncias tem maior capacidade trmica mssica? Justifique.A gua porque a sua variao de temperatura foi menor para a mesma energia recebida5. Como se pode calcular a capacidade trmica mssica de uma substncia constituinte de um corpo a partir da quantidade de energia por ele recebida? Que outras grandezas so necessrias?

Basta medir a massa do corpo e a variao da sua temperatura.

ConclusesO valor da capacidade trmica mssica do lato obtido experimentalmentefoi: clato = (470 8) J/(kg x C)O clculo da capacidade trmica mssica do alumnio seria feito demodo anlogo.

Crtica dos resultados

H erros cometidos na determinao experimental, com origens diversas: perdas de calor para a vizinhana do sistema, atravs das paredes do bloco calorimtrico, havendo, por isso, dissipao de energia; apesar de se ter usado a glicerina como um material bom condutor do calor, de modo a permitir um melhor contacto trmico, tambm ocorre dissipao de energia.Para minimizar as perdas de calor para a vizinhana do sistema, deve-se colocar o bloco calorimtrico sobre material isolante, como, por exemplo, cortia. Os valores tabelados dizem respeito a capacidades trmicas mssicas de substncias puras ou de ligas metlicas isentas de impurezas.No entanto, o lato nunca uma substncia pura. uma liga de composio varivel. O bloco calorimtrico de lato[5] utilizado tem a seguinte composio: 70% de cobre e 30% de zinco, cuja capacidade trmica mssica tem o valor de 370 J/(kg s C).

Por que razo no Vero a areia escalda e a gua no?A capacidade trmica da gua muito maior do que a da areia, pelo que a mesma quantidade de energia transferida provoca um menor aquecimento na gua do que na areia.

Por que razo e os climas martimos so mais amenos do que os continentais? Durante o dia, quando a radiao solar incide na areia e na gua do mar, a areia fica a maior temperatura que a gua do mar, fazendo com que junto s rochas se originem correntes de conveo que provocam a circulao de ar, o ar mais quente (menos denso) sobe e o seu lugar ocupado pelo ar mais frio que desce em direco ao mar o ar mais fresco circula superfcie do mar para a costa. Durante a noite passa-se o fenmeno contrrio porque, tendo a gua uma elevada capacidade trmica mssica, funciona como um grande reservatrio de energia, ento o ar quente que sobe do mar substitui o ar frio que se movimenta para a superfcie da terra, dando origem a um vento continental, o ar mais quente desloca-se superfcie da costa para o mar. Na sequncia desta concluso fcil perceber porque os climas martimos so mais amenos que os continentais. Assim devido sua enorme capacidade trmica mssica, a gua capaz de armazenar grandes quantidades de energia ao longo do dia, e quando se d o arrefecimento nocturno, pode libertar-se, aquecendo o ar vizinho; por outro lado como o ar tem uma capacidade trmica mssica muito baixa, um pequeno abaixamento de temperatura da gua liberta energia suficiente para o aquecimento de uma grande massa de ar, fazendo com que as regies beira mar no apresentem grandes amplitudes trmicas.