O Experimento Capacidade Térmica
Por: ElGostozon • 1/3/2023 • Relatório de pesquisa • 1.574 Palavras (7 Páginas) • 59 Visualizações
Instituto Federal do Norte de Minas Gerais - Campus Januária
Física Experimental II
Relatório (Capacidade térmica)
Alunos: Bernardo Emanuel Gabriel Santana Leandro Camargo Varley Cardoso
Professor: Reinaldo Cesar
Instituto Federal do Norte de Minas Gerais - Campus Januária
Física Experimental II
Relatório
Relatório da aula prática sobre a Capacidade Térmica da Disciplina de Física Experimental II, do curso Bacharelado em Engenharia Civil do IFNMG - Januária, apresentado para compor as atividades avaliativas da referida disciplina.
Alunos: Bernardo Emanuel Gabriel Santana Leandro Camargo Varley Cardoso
Professor: Reinaldo Cesar
Conteúdo
Resumo 4
Objetivos 5
Fundamentação Teórica 5
Materiais Utilizados 6
Procedimentos Experimentais 7
Discussão de resultados 8
Conclusão 10
Bibliografia 11
1 Resumo
A prática realizada sobre capacidade térmica teve como propósito a determinação da capacidade térmica de um sistema e do calor específico da água. A prática foi realizada no interior do Laboratório de Física II, localizada no Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Norte de Minas Gerais – Campus Januária, e mesmo com a existência de fatores desfavoráveis ao experimento, como a incerteza instrumental, foi possível obter os dados para a verificação do sistema.
Objetivos
- Determinar, com o auxílio do efeito joule, a capacidade térmica de um calorímetro.
Fundamentação Teórica
A capacidade térmica (𝐶) de um objeto é determinada através da quantidade de calor que o mesmo recebe ou cede para que sofre uma variação de temperatura (θ), ou seja:
(1)[pic 1]
Experimentalmente, observa-se que dois objetos de um mesmo material possuem uma capacidade térmica proporcional à massa. Contudo, massas iguais de diferentes materiais quando submetidos à diferentes temperaturas, sem que neste processo haja mudança de fase, obtém quantidades diferentes de calor. Isso se deve ao fato de que tais materiais diferentes possuem diferentes calores específicos (𝑐). Assim, a quantidade de calor recebida ou cedida pelo material no decorrer da variação de temperatura é definida através da equação:
𝑄 = 𝑚. 𝑐. ∆θ
Através das equações (1) e (2), podemos expressar que:
(2)
𝐶 = 𝑚. 𝑐
(3)
O efeito joule é utilizado nas construções de dispositivos elétricos com o intuito de transformar a energia elétrica em energia térmica, com o auxílio de um resistor, que podem ser encontrados em secadores de cabelo, churrasqueiras elétricas, ou em chuveiros elétricos e outros. Pode-se demonstrar a energia elétrica liberada pelo aquecedor elétrico em um dado intervalo de tempo pela seguinte fórmula:
∆𝐸 = 𝑈. 𝑖. ∆𝑡
(4)
sendo 𝑈 a tensão elétrica entre os terminais do aquecedor e 𝑖 a intensidade da corrente elétrica.
Suponha um cenário de um experimento, onde existe um sistema constituído por um calorímetro com uma certa quantidade de água. Uma energia será transferida para esse sistema, e essa energia será responsável pelo aumento da temperatura (θ) do sistema. A quantidade de calor (𝑄) consumida pelo sistema é dada por:
𝑄 = 𝐶 . ∆θ
𝑠
(5)
em que 𝐶 é a capacidade térmica do sistema (calorímetro+água, nesse caso) e
𝑠
∆θ é a variação da temperatura. Em um sistema uniforme, a massa do sistema
𝑚 e a capacidade térmica
𝑠
𝐶 se associam com o calor específico pela
𝑠
equação (3).
Por meio das equações (4) e (5), pode-se inferir que:
[pic 2]
(6)
sendo que θ é a temperatura inicial (em 𝑡 = 0) e θ é a temperatura medida em
0
um tempo 𝑡, no momento em que 𝑈 e 𝑖 são constantes.
Neste experimento, o calorímetro que será usado, tem seu interior um resistor elétrico. O calorímetro é um equipamento que tem seu interior isolado do meio externo.
Materiais Utilizados
Para a realização do experimento sobre a velocidade de capacidade térmica em tubo fechado, foram utilizados os seguintes materiais:
- Calorímetro equipado com resistor de 5W;
- 200 ml água;
- béquer;
- amperímetro;
- voltímetro;
- termometro analogico;
- fonte de tensão;
- cronômetro;
- balança de precisão.
Foi utilizado também:
- Calculadora científica.
Procedimentos Experimentais
Inicialmente, foi medido com o béquer, 200 ml de água à temperatura ambiente e logo depois a sua massa. Essa água foi colocada dentro do calorímetro que foi fechado.
Observou-se o circuito montado pelo professor, logo foi colocado a ponta de prova do termômetro dentro do calorímetro, certificou-se que estava em contato com a água. A temperatura inicial foi medida e anotada na tabela 1.
A fonte foi ligada, em seguida regulou-se a corrente em 2,00 A. A ddp correspondente foi anotada com essa sendo 5v. Posteriormente, a cada acréscimo de 1° na temperatura da água foram anotadas o tempo e a temperatura na tabela 1.
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