Capacidade Calorífica de um Calorímetro
- Determine a capacidade calorífica do calorímetro (
), aplicando a Lei Zero da Termodinâmica.
- Qual a quantidade de calor perdida para o calorímetro?
- Por que é importante considerar as perdas de energia térmica para o calorímetro?
- Um bom calorímetro deve possuir uma capacidade calorífica grande ou pequena?
Passo 1
Resumindo o enunciado: queremos determinar a capacidade calorífica do calorímetro, que chamaremos de
, usando uma mistura de duas porções de água (ou outro fluido) com massas e temperaturas iniciais diferentes. O conteúdo físico aqui é conservação de energia térmica (Lei Zero da Termodinâmica), que diz que, num sistema isolado, a soma dos calores trocados é zero. Vamos precisar das massas
e
, dos calores específicos
(por simplicidade assumimos o mesmo fluido, logo mesmo
) e das temperaturas inicial e final de equilíbrio.
Passo 2
Escrevemos o balanço de energia térmica: o calor perdido pela porção mais quente deve igualar o calor ganho pela porção mais fria mais o calor absorvido pelo calorímetro. Sejam
e
as temperaturas iniciais,
a temperatura de equilíbrio e
a temperatura inicial do calorímetro. Então
Isolando
na equação acima, como
, obtemos
Passo 3
A quantidade de calor que o calorímetro absorve (isto é, perde para o calorímetro) é
É importante considerar esse calor trocado com o calorímetro porque, se ignorarmos
, o balanço fica incompleto e a capacidade calorífica calculada do fluido sai errada. Na prática, o calorímetro sempre absorve ou cede alguma energia, e negligenciar isso gera erro sistemático na medida.
Passo 4
Um bom calorímetro deve ter capacidade calorífica pequena, pois assim absorve pouco calor e interfere minimamente na medição do calor trocado entre as amostras.
Resposta
(a)
(b)
(c) Porque o calorímetro absorve ou cede energia durante a mistura; se não levarmos em conta esse calor, o balanço energético fica incorreto e há erro nos resultados.
(d) Um bom calorímetro deve ter capacidade calorífica pequena, para interferir o mínimo possível na troca de calor das amostras.
(d) Um bom calorímetro deve ter capacidade calorífica pequena, para interferir o mínimo possível na troca de calor das amostras.