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
