Calorímetro

EXPERIÊNCIA  DE FÍSICA - CALORÍMETRO

Introdução: O trabalho propõe a construção de um calorímetro de baixo custo, que substitua um calorímetro convencional. Calorímetros são aparelhos que nos permitem estudar os processos de troca de calor e as propriedades térmicas dos materiais. Trabalha-se, em particular, com a propriedade de que o calor cedido por um corpo será absorvido pelos demais, até que não haja mais qualquer diferença de temperatura nos materiais. 

Num calorímetro as perdas de calor para o ambiente devem ser mínimas, para que o calorímetro seja mais preciso. Pensando nisso as paredes que revestem o calorímetro devem ser compostas de materiais alternativos que sejam isolantes térmicos. Um calorímetro ideal não permite qualquer perda de calor para o ambiente e o seu conteúdo pode ser considerado um sistema isolado.

Objetivo: Calcular e estudar a capacidade térmica de um calorímetro caseiro

Parte experimental:

Materiais utilizados – Para a confecção de um calorímetro alternativo, utilizamos os seguintes materiais:

 Ø Calorímetro caseiro: Lata de alumínio de 350 ml e um Isolante térmico de garrafas de cerveja feito de isopor;

                     

Ø Calorímetro de garra térmica que substitui de forma satisfatória o calorímetro convencional: Parte interna de vidro espelhado da garrafa térmica, uma base de isopor e uma tanta feita sob medida de isopor;

   

Materiais utilizados – no experimento:

 Ø Calorímetro confeccionado;

 Ø Backer;                       

 Ø Termômetro;

 Ø Ebulidor e Fogão;

 Ø Copo de medidas;

    

 Procedimento experimental:

 Ø Com 350 ml de água em temperatura ambiente, colocamos no backer e introduzimos o ebulidor, aguardamos até que a água comece a mudar de estado. A temperatura da água fervendo será medida e utilizada na fórmula como (tia) temperatura inicial da água.

 Ø Enquanto isso com o termômetro medimos a temperatura ambiente, que é igual à temperatura inicial do calorímetro, representado na fórmula como (tic).

 Ø Com a água em ebulição, colocamos dentro do calorímetro muito rapidamente (para que a água não troque calor com o ambiente).

 Ø Fechado assim a tampa do calorímetro e colocando o termômetro. Observa-se a temperatura da água trocando calor com o calorímetro, assim quando se percebe certa estabilidade de temperatura, anotamos a mesma como temperatura final, utilizada na formula como (tfa) da água e (tfc) do calorímetro.

     

Dados coletados: Experimento feito em casa com o calorímetro alternativo.

Dados:

     Água                                                   Calorímetro

ma = 350ml                                  tic=21°C

tia=97°C                                      tfc=93°C

c=1cal/g°C                                  Ctc=?

tfa=93°C                                             

                         Ctc= Capacidade térmica do calorímetro

Resultados experimentais:

                Qa                        +                   Qc                = 0

ma•c•(tfa – tia)                   +       Ctc•(tfc – tic)           = 0 350•1•(93-97)                     +      Ctc•(93-21)               = 0

 350•(-4)                              +      Ctc•(72)                    = 0

   -1400                                +      72Ctc                        = 0

                                 72Ctc=1400

                  Ctc= 1400/72      Ctc=19,45cal/gºC

Formúlas:

Q= ma•c•(tf – ti)

Q=Ct•(tf-ti)

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Dados coletados: Experimento feito em casa com a garra térmica pelo motivo de substituir de forma satisfatória o calorímetro convencional.

Dados:

     Água                                                   Garrafa térmica

ma = 350ml                                  tic=20°C

tia=97°C                                      tfc=94°C

c=1cal/g°C                                  Ctc=?

tfa=94°C                                             

                         Ctc= Capacidade térmica da Garrafa térmica

Resultados experimentais:

               Qa                        +                   Qc                = 0

ma•c•(tfa – tia)                   +       Ctc•(tfc – tic)           = 0

350•1•(94-97)                     +      Ctc•(94-20)               = 0

350•(-3)                              +      Ctc•(74)                    = 0

  -1050                                +      74Ctc                        = 0

                                 74Ctc=1050

                  Ctc= 1050/74      Ctc=14,19cal/gºC

Formúlas:

Q= ma•c•(tf – ti)

Q=Ct•(tf-ti)

Conclusão:

Os experimentos realizados com o calorímetro caseiro obtiveram resultados satisfatórios em relação ao calorímetro convencional que tem sua Ct=20,74cal/gºC. Portanto a qualidade de isolamento térmico conta a favor do calorímetro alternativo, com sua Ct=19,45cal/gºC. Também utilizamos a garrafa térmica, para comparação de resultados, em razão de sua perda de calor ser mínima, ou seja, depois de colocada a água fervendo a garrafa térmica mantém a temperatura estagnada durante muito tempo, obtendo uma Ct=14,19cal/gºC.

Dentre algumas vezes, que foi repetido o experimento, temos vários resultados para o calorímetro caseiro, podendo assim retirar uma média dos resultados, de modo que o mesmo obtenha precisão em sua Capacidade térmica. Sendo assim a média de Ct=19,58cal/gºC.