Questão 8.
Quando
corpos em diferentes temperaturas são colocados em contato, eles trocam calor até atingirem o equilíbrio térmico. Neste momento vale a expressão:
Sabe-se que o calor sensível trocado pelos objetos é escrito na forma
em que
é a massa do corpo,
seu calor específico e
a variação da temperatura sofrida por ele.
Um estudante dirige-se ao laboratório com o objetivo de determinar o calor específico de um determinado material, utilizando para isso o método da troca de calor entre corpos. Para realizar o experimento, ele faz uso de um calorímetro não ideal.
O procedimento experimental adotado para o cálculo da capacidade térmica
do calorímetro é descrito a seguir:
O estudante retira uma massa de água da torneira,
, deposita-a no interior do calorímetro e aguarda até que o sistema atinja o equilíbrio térmico a uma temperatura
. Em seguida, ele coleta uma massa de água quente,
, cuja temperatura inicial é
, e a mistura ao sistema inicialmente em equilíbrio (água da torneira mais calorímetro). Por fim, mede-se a nova temperatura de equilíbrio,
.
Calcule a capacidade térmica deste calorímetro. OBS: Lembre-se que
.
Após o calcule da capacidade térmica
do calorímetro o estudante está apto a calcular o calor específico de um sólido qualquer. Para isso ele realiza o seguinte procedimento experimental:
O estudante retira novamente uma quantidade
de água da torneira e a coloca no interior do calorímetro. Em seguida, mede a temperatura de equilíbrio do sistema, indicada por
. Posteriormente, ele toma o sólido cujo calor específico
deseja
Questões para Prova 2
Disciplina: Laboratório de física II
Professor: Me. Lucas da Silveira Buzo
determinar, inicialmente à temperatura
, e o mergulha na água contida no calorímetro. Após transcorrido um certo intervalo de tempo, o sistema composto por calorímetro, água e sólido atinge uma nova temperatura de equilíbrio,
.
Sabendo que a massa do sólido é
, determine o valor do calor específico
desse material.
Após o calcule da capacidade térmica
Professor: Me. Lucas da Silveira Buzo
determinar, inicialmente à temperatura
Passo 1
O enunciado aborda calorimetria e exige primeiro determinar a capacidade térmica
de um calorímetro não ideal usando mistura de duas porções de água, e em seguida usar esse valor para calcular o calor específico
de um sólido. Vamos aplicar o princípio da conservação de energia térmica, que diz que
onde cada
é o calor trocado por um componente.
Passo 2
No primeiro experimento misturamos:
– massa de água à temperatura inicial
(no calorímetro);
– massa de água quente à temperatura inicial
;
– o calorímetro (capacidade ) inicialmente em
.
Ao atingir a temperatura de equilíbrio , o balanço de calores é
– massa
– massa
– o calorímetro (capacidade
Ao atingir a temperatura de equilíbrio
com
Passo 3
Isolando
na equação
obtemos
e portanto
Passo 4
No segundo experimento usamos
encontrado e misturamos:
– massa de água a
(no calorímetro);
– sólido de massa e calor específico
a
.
O sistema atinge , e o balanço é
– massa
– sólido de massa
O sistema atinge
com
mantendo
e
como antes.
Passo 5
Da equação
isolamos
: