Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Instituto de Fsica Armando Dias Tavares IFADT

Calor especfico e capacidade trmicaDe um objeto metlico

Laboratrio de Introduo Termodinmica 2015.1 Turma 2Professor: Marcos ColassoAlunos: Alexander Kopernik, Gabriel Barcellos Macillo, Lucas Victor Da Conceio.

Rio de Janeiro, 01 de julho de 2015Sumrio

1Intruduo.............................................................................................................31.1 Conceitos..........................................................................................................31.2 Objetivos .........................................................................................................3

2Esquema................................................................................................................3

3Descrio da Experincia.....................................................................................43.1 Material Utilizado............................................................................................43.2 Procedimento Experimental.............................................................................4

4Discusso...............................................................................................................44.1 Dados Coletados..............................................................................................44.2 Anlise Estatstica............................................................................................44.3 Dados Tratados................................................................................................6

5Testes de Compatibilidade e Concluso.............................................................7

6Bibliografia............................................................................................................7

1. Intodruo

1.1 Conceito

Calor LatenteAs substncias podem mudar de estado fsico ( slido, lquido e gasoso) e isso depende principalmente das condies de presso e temperatura a que esto expostas. Cada substncia possui uma temperatura onde estas mudanas de estado fsico ocorrem. A esta temperatura damos o nome de ponto de fuso, ponto de vaporizao, ponto de liquefao, ponto de solidificao ou ponto de sublimao, dependendo do fenmeno que estiver ocorrendo. Para o processo de fuso do gelo ( passagem do estado slido para o lquido), a temperatura onde o fenmeno ocorre igual a zero graus celsius.Quando uma substncia est mudando de estado fsico, ela absorve ou perde energia trmica sem que sua temperatura varie. A quantidade de energia trmica absorvida ou perdida por unidade de massa da substncia chamada calor latente.

Onde Q o fluxo de calor, m a massa do corpo e L o calor latente da substncia.

1.2 Objetivos

Determinar o Calor latente de fuso do gelo.

2.Esquema

3.Descrio da Experincia3.1 Material Utilizado Calormetro Balana Digital Termmetro digital Mquina de fazer gelo Bquer3.2 Procedimento Experimental Determinou-se a massa da gua e do Calormetro Foi medida a temperatura inicial da gua e logo aps despejada no calormetro Colocou-se uma pedra de gelo dentro do calormetro com gua e rapidamente fechou-se-o para que no houvesse troca de calor com o meio, e assim foi medida a temperatura final, ou, temperatura de equilbrio do sistema. Foi medida a massa do novo sistema (calormetro+ gua+ gelo derretido) O processo foi repetido por mais 5 vezes, mas a quantidade de gelo foi aumentada at 5 pedras com a massa de gua constante.

4. Resultados4.1 Dados Coletados

4.2 Anlise EstatsticaComo o calormetro atua como uma fronteira adiabtica, isolando o sistema (gelo + gua) do ambiente, a troca de calor se d apenas internamente. Logo o fluxo total de calor desse sistema para um instante imediatamente posterior identificao do equilbrio. Assim:

Onde o fluxo de calor que abandona a gua e o fluxo de calor da gua para o gelo.Sendo definido como:

onde a massa do corpo em gramas, a variao de temperatura em graus Celsius, C a capacidade trmica e o calor especfico do mesmo. A dimenso de dada em .Temos, ento, para o sistema:

Logo,

Para a gua lquida, assumimos que Aplicando os valores experimentais e substituindo em

O que nos leva construo de uma tabela para o fluxo de calor e para o calor latente:

Para fazermos o ajuste linear devemos ter uma expresso do tipo , onde o coeficiente angular da reta e seu coeficiente linear. Escolhemos para tanto o mtodo dos mnimos quadrados, procurando minimizar os erros dos quadrados dos resduos . Identificaremos, em seguida, , e .Identificando e , temos que , desta maneira encontrando a inclinao da reta de calibre teremos o valor emprico para o calor latente de fuso do gelo.A inclinao dada pelo produto do coeficiente linear de Pearson, , com a razo do desvio de pelo desvio .

O coeficiente possui a mesma dimenso de e encontrado a partir de pela expresso ; atua na correo da altura da reta, indicando que a reta de calibre sempre passa pelo ponto mdio .A estimativa do erro em cada medida de calculada a partir dos resduos das medidas em relao aos valores previstos pela reta

As incertezas para os coeficientes angular e linear so, respectivamente

4.3 Dados Tratados seguida, , e .Para os dados tratados, obtivemos: ;;; Logo, o valor emprico encontrado para o calor latente de fuso do gelo, L, 80,1C/g

5. Teste de compatibilidade e conclusoPara testar a compatibilidade do valor encontrado no experimento com o valor de referncia utilizamos

Para que o resultado seja compatvel, devemos ter

Assim

O que nos atesta a compatibilidade dos valores.Apesar do alto erro relativo, , de 0,031%, a anlise estatstica corrigiu a discrepncia e encontrou um valor de excelente aproximao com o valor de referncia.

6. Bibliografia[1] W.padro; A.Santoro; J.R.Mahom Estimativas e Erros em Experimentos de Fsica. [2] J. F. Sears; F. W. Lee Termodinmica[3] H. M. Nussenzveig Curso de Fsica Bsica, Vol. 2[4] Site: http://www.colegioweb.com.br/calorimetria/calor-latente.html