Intro 01 Introdução Sabemos que os materiais possuem uma propriedade chamada calor específico. Você já pensou em como comparar experimentalmente o calor específico de dois materiais? Cadastrada por Gianinni Machado Pelizer Material - onde encontrar em laboratórios e lojas especializadas Material - quanto custa acima de 25 reais Tempo de apresentação até 10 minutos Dificuldade intermediário Materiais Necessários Segurança requer cuidados básicos * Termômetro de contato * Termômetro de imersão * Calorímetro * Peça de metal * Água * Maçarico * Isqueiro * Pinça metálica Materiais utilizados.
Passo 1 Esquentar a peça de metal Com o maçarico, esquentamos a peça de metal até um valor elevado de temperatura. Nas medidas que fizemos nós aquecemos a peça até que o termômetro de contato apresentasse um valor estável de temperatura. Nessas condições, a rapidez com que a peça recebe calor da chama é a mesma com que ela perde calor para o ambiente ao seu redor. No dia em que o experimento foi realizado, a temperatura ambiente era de 20ºC e a peça estabilizou sua temperatura em aproximadamente 245ºC. Medida de temperatura da peça.
02 03 Passo 2 Resfriar o metal em água Resfriamos o metal que inicialmente estava com a temperatura de 245ºC colocando-o imerso em 226 gramas de água contida dentro do calorímetro a temperatura ambiente. O calorímetro usado pode ser feito e o tutorial está neste link, feito pelo Leandro. Após entrar em equilíbrio térmico, percebemos que a água saiu de uma temperatura inicial igual a 20 ºC para atingir uma temperatura final igual a 27 ºC. Medida de temperatura final da água.
02 03 Passo 3 Estimar o calor específico do metal: Todo material absorve ou libera energia quando experimenta uma determinada variação de temperatura. É razoável esperar que materiais diferentes liberem ou absorvam quantidades de energia diferentes, ainda que apresentem a mesma massa, ou sejam submetidos a uma mesma variação de temperatura. A medida da energia absorvida ou liberada quando um grama de um dado material sofre uma variação de temperatura de 1 ºC é conhecida como calor específico do material. Dito de outra forma: o calor específico é a quantidade de energia necessária para que 1 grama de um dado material sofra uma variação de temperatura de 1 ºC. A medida do calor específico pode ser considerada uma comparação entre o comportamento da água e o comportamento do material que estamos investigando. Por definição, o calor específico dá água é considerado igual a 1 caloria/grama.ºc, ou seja, para mudarmos em um grau a temperatura de uma amostra de um grama de água, tal amostra deve absorver ou perder 1 caloria de calor. De modo equivalente, a unidade 1 caloria (4,18 joules) pode ser definida, em termos aproximados, como sendo igual à quantidade de energia necessária para variar a temperatura de 1 grama de água em 1 ºC. Medindo a massa da peça de metal que aquecemos em uma balança (41,6g) e usando a equação E = m.c.δt podemos calcular o calor específico do metal usado nesta experiência. Para usar essa equação, precisamos igualar o módulo da energia ER recebida pela água ao se aquecer com o módulo da energia EL liberada pelo metal ao se esfriar. Nessa equação, m é a massa do material que recebe ou libera energia, c é o calor específico desse material e ΔT é a variação de temperatura experimentada por ele. Usando os valores que obtivemos na experiência relatada nos passos 1 e 2 teremos: MA.cA.ΔTA (ER) = mm.cm.δtm (EL) 226 g. 1 cal/g.ºc. 7ºC = 41,6g. cm. 225ºC logo, cm = 0,169 cal/g.ºc Nota: o símbolo A identifica a água, e o símbolo M identifica o metal
Passo 4 O que acontece: Conhecer o calor específico de um material é importante porque essa informação nos permite prever a facilidade ou a dificuldade apresentada por um corpo feito com aquele material para variar sua temperatura quando cede ou recebe energia na forma de calor. A peça de metal, ao entrar em contato com a chama do maçarico variou sua temperatura rapidamente (de 20 ºC até 245 ºC). Já a água no interior do calorímetro, também a 20ºC, ao entrar em contato com a peça de metal a 245ºC de temperatura variou somente em 7ºC sua temperatura. Com isso, e apesar da diferença entre a massa de água e a massa do metal, podemos concluir que o calor específico da água é maior do que o calor específico do metal utilizado. A tabela a seguir nos mostra que o calor específico da água é muito superior aos encontrados nos metais. O vídeo abaixo mostra a realização do experimento. Tabela de calores específicos para comparação. Vídeo