TYNDALL CALOR

ESPEC~FICO

MANUAL DE lNSTRUÇ6ES --

OlM-molde para OI O1 .tubo papl-alumlnlo a n m o

- - - - ~ ~ . ~ --.- ~

d. chumbo d. 1.m

CUIDADOS COM O MITERIAL

PARA FAZER ESTA MPERI~JCIA. 510A CUIDADOSAMENTE AS NSTRUC&S DO MANiJAL V& pnc ln ukr quis M culdados qua Wiid tomar.

mrutials d o ddlcsdbr e qualquer bauldo poda pniudura exwHnc*: outros okmcem wriao m n40 forem W a - &ma utllb&a.'Slgá n@mrsmente. a cada paem. ss hsirueSea deais Manual e pmcum não jwpeidlgu nad.. O material induldo neste "Wt" ioi minuciosameme wmmlado e tM.do. Com da v& po<k<i realizar pdo menos 1168 -todas as .rcpHi(ncias derritas.

COMO USAR ESTE MANUAL u*Lrn*.

Lendo ena Manual e vendo as Rgums. v& n0ai.ririr.Y d ~ . r n * i

vai fazer algumas expeti8ndas. Tenha sempre um I(rpis& d o , pam m n d e r

w preencher os etpaqor em branco, I pttuandonoceudrio. Vocb pòde f ru r mdes as expaiiáicias .ioiiip-ili

.riirra-- em m u i d . ou por etapas. sozinho ou w m amigos. ~ l o & r n . ~ .

Sempreque a&&r UM LIw vermólha na---.-w

como na figura ao Iado. da

no Rem amedor. Raspotuia primeiro contém uma TM ao que foi perguntdo I

a 66 depolr coniim a renposta. ~ N n Q I m . Am.airitirn

Para v e M w w você acertou, & h V ~ . r r r

bana por o dsCMador (plldco o - r P . - . S N I

transparente) wbra a fslxa. ~ U U I W + ~ ~ ~ U C W W ~ ~ ~ H I I V ~ ( ~ ~ ~ ~ ~ ~ M W U D I ~ ~ U L * C Y S ~ ~ H Y ~ W O I O U H ~ N < ~ I

- WWIMENTO A CA* E S ~ , S l F l O DO ALUMf'NIO

- Montagem A-1 pág. 4 - Experiência A-1 pág. 8 - ConduJo pág. 9 - Análise do Resultado

EXPW MENTO. 8: CALOR ESPECIFICO DE OülROS METAIS

pág. 10 - Montagem B-1 pág. 11 - ExperiBncia E-1

EXPERIMENTO A: O molde para parafina C CALOR ESPEC~FICO 1 por duas mas : cilindro-base e

DO ALUM~NIO tubo externo. Passe detergente li- quido no ciliidro-base e na parte de dentro do tubo externo. ATEN- Ç A ~ não rnrstun* ao dear- gcn*

Neste experimento, você vai aquecer alunúnim e água à mesma tempera- tura Em seguida, vai medi o calor cedido por esses metaiais durante o resfriamento. Compreenderá assim o que C calor espCCa1co e mediu& o calor espedf~co do alumínio.

Mitai i l U t U i molde para para- Agora molhe bem um pedaço de fina (cilindro-base e tubo externo); 2 e colopue-o na parte ma escala adesiva; molde para papel de do cilmdrwk alumínio: cadinho: cabo do cadimho: pinça; papel de al&io; mel di

M- Suplancatcu pM tod<M dor; 2 discos de alumínio; 1 placa de -imentor u: velas de ferro;conta-gotas; capa isolante. pararma (velas comuns); faca (de preferência serrilhada); gilete (nova); MONTAGEM A-1 frigideira; fogão; fita adesiva; deter- gente líquido; lápis; 8 folhas de Você deverá trabalhar numa mesa papel de caderno; 1 tesoura; régua; 1 que esteja bem próxima de um prego; palhinha de aço. fogão.

Monte o molde, 3 encaixando o tu- bo exten~o no cüii dro-base: o tubo se adaota no sulco cir- eui& que existe na base.

ATENÇM: o cilindro-base deve ficar bem na centro do tubo externo (o espaço vazio deve ser igual, em toda a volta).

Agora ponha a capa isolante no 4 cabo do cadiio. Em seguida, adapte o cabo no cadiiho. na posi- ção indicada

Dobre o cabo do cadiio para ci...,

Usando uma fhca, corte um peda- 5 ço de vela com I cm de compri- mento. Tire o pavio do pedacinho que você cortou.

Pique o pedaço da vela de I cm em pedaomhos ainda menores e colo- aubos no c d i o .

'onha água em uma frigideira at6 an de altura Coloque o cadi-

nno (com os pedacinhos de vela) dentro da frigideira

Leve a frigideira ao fogo (baixo). até derreter completamente os pedaci- - nhos de vela barafma).

Quando a parafia &ver total- 7 mente derretida, rprpiic o fogo e ure o cadiio pelo cabo. ATEN- 80 : se o cabo estiver muito quen-

k, segure-o com um pano.

Em seguida, despeje com cuidado a E varafina lioudeita sobre a ~ o n t a do cilindro-bak, de modo qie' ela vá escorrendo e encha completamente o espaço situado entre o cilindro-base e o tubo externo.

Uma vez enchido o molde para 8 parafina, deixe-o em rcpouso por 5 minutos. até que a parafuia fique novamente sólida

Depois de 5 minutos, quando a 9 parafina do molde já estiver endu- recida, retire com uma faca todo o excesso de pardia que tiver ficado acima da borda superior do tubo

Em seguida, separe cuidadosa- [Omente o tubo externo do cilin-

dro-base. Para isso, segure a base com uma das mãos e, com a outra, gire vagarosamente o tubo externo, até sentir que ele se destaca da base. Quando o tubo externo estiver solto, puxe-o dcvngar e cem cuidado, até retirá-lo completamente.

Depois de retirar o 1 1 no. coloque LI mel medklar em volta do.cilindmbase. recobrindo a camada de ~arafma Passe a faca sobre a borda superior do anel. cor- tando o tubinho de p a r d a exata- mente na altura do anel.

1 2 .ire o anel medidor e de+ii retue o tubinho de pard ia que

está no molde. Para isso, faça da mesma maneira que fez para retirar atubo externo. Isto é, gire cuidado- samente o tubiiho de parafina até soltá-lo e depois vá puxando deva- gar. 3

Ponha o tubinho de parafina onde nio haja prigo de quebrá-lo. . . e-'

Depois de feito este primeiro tubinho de parafia, você deve

fazer mais 7 tubinhos (nas experiên- cias você usará 6 tubinhos, ficando 2 de reserva). Para fazer esses tubi- nhos, limpe bem o molde com uma ponta de tesoura ATENÇAO: é importante retirar todas as sobras de paralina do cilindro-base e do tubo externo.

I Repita os passos que executou 14 para fazer o primeiro tubinho de parafia (passos 1 a 12). NOTA: para cada tubinho, use um pedap~ novo de vel& N b use pedaços de

parafina jL dantib, poia h prdu- diuia cu viãicts. L i p e bem o molde, depois de fazer cada tubiio.

Recorie 2 quadrados de papel de 1~aluminio com 6 J-cm de lado. Coloque o molde para papel de alu- mínio no centro de um desses qua- drados.

Levante as pontas do papel de 16aiumíni0, encostando-as no molde. Em seguida, aperte o papel de alumínio em tomo do molde, for- mando um wpinho.

4 5 ~ c u o Retire o copinho do molde. Faça 2.O wpinho com o outro qu de papel de alumínio.

Pegue duas folhas de caderno; 1 escreva em uma delas a alavra ALUMÍNIO e na outra ~ G U A . Coloque um tubinho de parafia sobre cada uma das folhas de cader- no.

2paça marca uma num palito de fósfo- ro, a 17 mm de distáncia de sua ponta sem cabeça

Ponha o palito de pé, dentro de 3 um copinho de papel de alumínio. Em seguida, usando o conta-gotas, pingue água nesse copinho, até atin-

' gir a marca do palito. . .

COPINHO DE PAPEL

MARCA ALUMINIO kuA

4 Coloque 2 disew L alumínio no 2.O copinho.

Leia os passos 5, 6, 7 e 8 até o fm antes de continuar.

Ponha água na frigideira até I cm 5 de altura Coloque os 2 copinhos dentro da água e leve ao fogo. Man- tenha a chama b a i i

COPINHO COPl)dHO

Durante o aquecimento mexa a 6 água 00pimim com um palito. Quando a água da frigideira come- çar a. fenier, espere 2 miautos e de- pois apague o fogo.

Logo que apagar o fogo. ruim . 7 imediat.amente o copinho que contém água e coloque-o sobre o tubinho de paraiirna que está sobre a folha marcada AGUA. Retire tam- bém o copinho que contém os discos de alumínio e coloque-o sobre o tubinho de paralina que está na

folha marcada ALUM~NIO.

O copinho com os discos de du- 8minio aquecidos e o copinho com água vão começar a derreter os tubi- nhos de parafui& Espere os copi- nhos esfriarem completamente e ob- serve os tubinhos de paraíina.

p . A O QUE ACONTECEU? Meça r partir do rtro qual foi a

diminuição da altura do tubinho de O obo de parafina onde foi WIO- parafina (em milímetros). ceda o copinho com água derreteu Marque essa medida no quadro 1

(mais, menos) que o (coluna B. linha I ). áibo onde se pôs os discos.

Cole a escala adesiva (com o zero 9 para cima) no lado externo do anel medidor.

Retire os wpinhos que estão 1 0 e m cima dos tubinhos de para- Meça agora de quanto diminuiu Anote esta medida no qudro 1 (co- fuiaEncoste a escala do anel medi- 1 1 a altura do tubo de parafina luna B, linha 2). A coluna C será dor no tubinho de paratima derretido sobre o qual estava o cqhòo cem preenchida quando você tiver chega-

6 ~ d l s c i w d a a i d m . h. do à conelu& íaás. 8).

QUADRO i - CALOR ESPEC~FICO DO A L U M ~ N I O

A

O OUE DERRETEU A PARAFINA

6

DEQUANTO DIMINUIU A ALTURA DO TUBINHO

DE PARAFINA

rnrn

rnrn 2

C

CALOR ESPEC~RCO DO ALUM~NIO

valor da linha 1 -=-= caVg0C valor dalinha 2

DISCOS DE. ALUM~NIO

COPINHO COM AGUA

COMO, POR QUÉ? Em seguida, você colocou os dis- 3 cos e a água aquecidos (à mesma A quantidade de água que você temperatura) sobre tubinhos de para- parafiaa?

1 colocou no copinho foi calculada fina, de mesma altura. de tal maneira que essa água tivesse exatamente a mesma massa (ou seja, 2M'n(M os discos de alumínio

o mesmo peso) que os 2 discos de AUIW 10 O k u a alumínio. O peso dos 2 copinhos não interfere, pois é o mesmo para os discos e para a água.

COPV(H0 MPMIO

to significa que, embora os dis- cos e a água estivessem li mesma

TUBOS DE temperatura, quando eles se resfria-

M R N A ram, um deles cedeu maior quanti- dade de calor (energia) para o tubi- nho de parafína Qual deles cedeu Como você aqueceu copinho 0 s tubinhos foram igualmente maior quantidade de energia? 2 com água e o copinho com discos derrai,jos?

de alumínio ao mesmo tempo e na m ~ m a chama, você pode concluir ,im os discos de alumínio que a água do copinho e os discds

O não IJ a água

atingiram temperaturas (iguais, diferentes).

I 1

a água cedeu maior quantidade &@G energia quando se resfriou. isto significa que, ao ser aquecida ela tinha recebido uma quantidade de magia (maior, mcnpr3,

& observa que 2 materiais pumínio e água) podem estar à

mesma temperatura, mas possuir. uma quantidade de calor (energia)

(igual, diferente).

até 100 km/h foi (maior, menor) que a necessária vara levar o carro a esta velocidade.

-

Dois corpos da mesma massa (os 1 discos de alumínio e a água do

wpinho), quando foram aquecidos, sofreram a mesma varia@o de tem- peratura (de temperatura ambiente até 100°C). Quando isto acontece, e um dos corpos (a água) RECEBE maior quantidade de d o r . diz-se que o material que constitui esse corpo possui calor wpccífico maior.

acontece, e um dos corpos (o copi- nho com água) CEDE uma nuior quintidde de calor, diz-se também que o mlilenal desse corpo possui umeilaeapainfomnior.

Portanto, em sua experiência, 3qual dos materiais possui calor específico maior?

o alumínin

a a água

Isto é semelhante ao que ocom 8 com um automóvel, comparado a ambos podem estar à

velocidade (100 kmh. por mas a quantidade de ener-

para levar o caminhão

Ao se resfriarem. os dois corpos 2(discos de alumínio e copinho com águd) sofreram a mesma varia- ção de temperatura (de 100'C até a temperatura ambiente). Quando isto

O calor específico da água é igual 4 a i cai/g0C (1 caloria por grama e por gráu Celsius). Isto significa que se tivermos I grama de água, para elevar sua temperatura de I gráu (Celsius), é necessário uma energia igual a 1 caloria. Inversamente, quando I grmna de água se resfria e sua temperatura diminui de I 6, ela cede 1 caloria.

I I 5- lor específico

dos a-..-- -.- , basta com- pará-lo com o da água (que tem valor L). Assim, para determinar o calor espm'fico do alumínio (dos discos), faça a operação mdicada na coluna C do quadro 1 (pág. 6). Isto é, divida o valor da linha I pelo valor da linha 2 (medida do derreti- mento provocado pelo alumínio divi- dida pela medida do derretimento provocado pela água). Anote o resul-

, tado desta divisão na coluna C. Con- f i a o seu resultado na coluna verme- lha. O valor encontrado deve ser (aproximadamente) igual ao calor específico do alumínio.

ANALISE DO RESULTADO

Se o valor encontrado está entre 1 420 e 0,35, você obteve uma boa aproximação do calor específico do alumínio (0,29 cal/g0C). Se você o b teve um valor muito diferente deste, é porque (provavelmente) você de- morou demais na operação de colo- car os copinhos sobre os tubos de

paraíina Neste caso, repita a expe- riência, p!ocurando fazer a operação mais rapidamente (é importante que os copinhos sejam colocados sobre os tubos de parafina praticamente ao mesmo tempo, para que não haja perda de calor).

Você verificou que o calor especí- 2 fico do alumínio é igual a 0,29 calorias por grama, por gráu Celsius. Isto significa que se tiver- mos 1 grama & alunúnii, para ele- var sua temperatura de 1 gráu, é necessário fornecer uma energia igual a 029 calorias (menos de 113 de 1 caloria). Ou seja, quando 1 grama de alumínio se resfria de 1 gráu, ele cede aproximadamente 113 de caloria (bem menos do que cede a água). Por isso, os discos de alumí- nio derreteram menos os tubos de parafma

No experimento anterior você mediu o calor espedico do alumínio, com parando-o com o calor específico da água Neste experimento você vai medir o calor específico de outros metais - cobre, chumbo e ferro. Entretanto, não é possível fazê-lo por comparação com a água, pois é necessário aquecer esses metais bem acima de 100°C (temperatura de ebulição da água). Por isso, para determinar o calor específico desses metais, você deverá compará-los ao alumínio.

Material Utilizado: placa de ferro; pinça; discos de ferro, de cobre, de alumínio e de chumbo; 4 tubinhos de pardma (preaarados no exaerimento anterior). - 9

MONTAGEM B- 1

Recorte 6 tiras de papel de cader- 1 no, com 7 cm de comprimento por 3 em de largura

Faça o mesmo com as outras 5 tiras de papel, a fim de obter, no total, 6 tubinhos de papel. U *

Enrole uma tlra de papel no tubo 2 externo do molde e cole as pontas com um pedaço de fita adesiva. Desta forma você obtém um tubinho de papel.

- ,TUBINHO

Coloque um tubimho de parafma DE PAPEL 3 (rimda nia utiliudo) dentro de cada tubinho de papel.

Pegue 4 folhas de caderno; escre COBRE e na última ALUMíNIO. i a em uma a palavra CHUMBO, Ponha um tubinho de parafuia (en-

em outra FERRO, na terceira volto em papel) sobre cada folha

TUBINHOS DE PARAFINA lenvdtos em mmI1 \

: 8 . .

egue uma das placas de ferro e ire o ~ a ~ e l celofane aue a

envolve. ~impe'bem a placa dê ferro com valhinha de aco. Em semida

. faça im risco com 'ego na pl&a

- Coloque 4 discos metáiicos sobre 6 o lado riscado da placa de ferro,

I nesta ordem: I de c h b o (cinza e maleável); 1 de ferro (cinza e rígido); dep.bc (avennelhado); e 1 de aiu- d* mais claro e grosso).

P W A M FERRO

EXPERIQNCIA B-l As pontas dos dedos polegar e indi- cador apóiam-se n y ibrr da pioir

L a i i o r p ~ 8 ~ ~ I e Z m t a & i n & b . Coloque a placa de faro (com os

Como treinamento, experimente 2 discos) sobre um dos b i s de rim 1 pegar um disco metlico qualquer fogão. Acenda o fogo e mantenha a com a pinça chama fraca

3 Pique observando a placa de Espm os discos de metal esfria- Usando o anel medidor, meça de fe..,. Quando o risco fm onda-' rem completamente e observe os quanto diminuiu a altura de cada

do, a placa e os discos estão suf- tubinhos de paraíiia tubinho de parafia - , cientemente aauecidos. A~anue o

-4 fogo e retire rapidamente o-&co de chumba com a pinça, e coloque-o sobre o tubinho aue está na folha

O QUE ACONTECEU?

todos os discos derreterem a mesma quantidade de paraíiia

cada d i a derreteu uma quanti- dade diferente de parafina

a paraíína só derreteu no tubi- nho com o disco de alumínio

Anote as medidas no quadro 5 na linha correspondente a cada um dos metais.

Faça as ope ram indicadas na coluna C: divida o valor de cada

linha pelo valor da linha 4 Em seguida, multiplique cada resultado

I por 0,29 (cal& e&~co do alumí- Em seguida, retire os outros discos Agora retire o papel que envolve nio). O resultado destas operapóes memicos e coloque um deles os tubinhos de paraiirna e retire corresponde (aproximadamente) ao sobre 0 tubinho de ~arafuia corres- também os discos metálicos. Deixe calor esp&co de cada metal. Con- pendente. cada tubinho de paraíína em suares- fira seus resultados na coluna verine-

pectiva folha lha.

QUADRO Z-CALOR ESPEC~FICO DE OUTROS METAIS

A E C

O QUE DERRETEU DE OUAMO CALOR ESPECIFICO A PARAFIM DIMINUIU A ALTURA DO DO METAL

TUBINHO D E PARAFINA

DISCO DE I ,, valor d. llnhs 1 I valor d. linha 4 - -

FERRO I I

DISCO DE 4 ALUMINIO mm

I

Se você n b obteve &a rrraltdog COMO, POR Q&? I (aproximadamente), é possível que n&' tenha feito bastante rápido a operação de colocar os discos aque- OS discos de chumbo, cobre, ferro

l e alumínio têm todos a mesma cidos sobre os tubinhos de paraíiia. massa- quanto maior foi o Neste caso, repita a experiência com mais rapidez. derretimento provocado por um

disco metálico no tubo de parafina, I (maior, menor) C o calor

O r b e os calores especifcos dos 2 4 metais. do maior para o menor. Qual das ordens abaixo é a correta?

chumbo. alumhiio. wbre, ferro alumínio, ferro, wbre, chumbo

chumbo, cobre. faro e ~alumlni !?

Observe oswalores do calor espe- 3 cífico do chumbo, cobre e ferro. Você verifica que esses valores são muito baixos, bem inferiores ao calor específico do alumínio. Isto significa que, quando a temperatura desses discos é elevada de 1 gráu, 13

eles recebem (da placa) uma quanti- dade de cdw-(maior, maior) que a rcccb'ia pelo disco de alumí- nio.

. . . I .I Ou seja, quando esses discos

4 d u m de t grau, eles cedem I @ara a p.qrafina) uma quantidade de

(maior, menor) c F e d i d a pelo disco de alumínio.

Se os discos de chumbo, cobre e 5 ferro fossem aquecidos apenas até 100 graus (como você fez com o disco de alumínio, no experimento A), a quantidade de calor que cede- riam para os tubos de parafia seria tão pequena, que o derretimento pro-

14 vocado não seria quase perceptível.

Não seria possível, assim, comparar (ferro), pois seu calor específico é o derretimento provocado pelos dis- baixo: a quantidade de energia ne- cos dos vários metiis. cessária para aquecer cada grama do Por isso, os discos foram aquecidos "ferro" é assim pequena, permitindo a uma temperatura mais elevada: a atingir a temperatura desejada com temperatura em que a placa de ferro um consumo mínimo de energia ficou azulada. elétrica

Comparando o derretimento pro- 6 vocado por esses diferentes discos metálicos nos tubos de parafina, foi possível mediu a qp t idade de calor que eles cederam quando sua tempe- ratura variou (da temperatura da placa de ferro até a temperatura ambiente). O cálculo efetuado na coluna C per- mitiu determinar o calor específico desses metais (chumbo, cobre e ferro), isto é, a quantidade de calor cedida (ou recebida) por eles quando a temperatura sofre uma variação de I gráu.

Os "ferros" de passar roupa 9 podem ser feitos desse metal