Prática 5 - Calorimetria. Definição: 1 caloria é a quantidade de calor necessária para elevar de para um grama de água.

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1 Prática 5 - Calorimetria Até o final do século XVIII haviam duas correntes dominantes: os que acreditavam que o calor que se transferia de um corpo mais quente para outro mais frio se fazia através de uma substância chamada calórico (Lavoisier era um deles) e os que acreditavam que o calor era oriundo das vibrações das moléculas (Newton, Joule). Verificou-se que, se existisse o calórico, ele não poderia ter massa, pois dois corpos quaisquer que trocassem calor não alteravam suas respectivas massas. Pior ainda, o calórico deveria ser inesgotável, pois o calor à vontade podia ser gerado por atrito. Em meados do século XIX a ideia do calórico foi abandonada. Definição: 1 caloria é a quantidade de calor necessária para elevar de para um grama de água. Ainda hoje muitos alimentos e popularmente se comete o erro de classificar alimentos em calorias quando, na verdade, a unidade desta classificação é quilocaloria. O Equivalente Mecânico da Caloria Joule demonstrou que o calor é uma forma de energia Capacidade Térmica C É a quantidade de calor necessária para aumentar de a temperatura de um corpo qualquer Vemos que a capacidade térmica é uma grandeza que depende do tamanho do corpo. Assim se injetarmos, digamos, 2000 cal em 1 kg de água inicialmente a, elevaremos sua temperatura para, ao passo que se a massa de água for de 2 kg sua temperatura elevará para. Para se evitar dependência com a massa, define-se o calor específico. Calor Específico c 1

2 Em geral, o calor específico é função da temperatura. Em alguns casos, num certo intervalo de temperatura, podemos considerar o calor especifico constante e independente da temperatura. Tanto a capacidade térmica quanto o calor específico dependem de como se transfere calor para mudar a temperatura de um corpo: a pressão ou volume constante. Temos então Por convenção e ( ) se calor entra (sai) do sistema e está relacionado com a 1ª. Lei da termodinâmica. Calor Latente L Quando temos uma transição de fase, o sistema transiciona com temperatura constante. Por exemplo, se temos kg de água a 100 e continuamos a injetar calor, esse calor será usado para evaporar a água a temperatura só subirá acima de 100 depois que toda a água evaporou. Definimos então o Calor Latente de Vaporização L para a água 2

3 Calorímetro É um recipiente termicamente isolado que nos permite determinar o calor específico de uma substância. Em geral, uma das substâncias está no estado líquido (para termalizar o sistema). Se o calorímetro tem capacidade térmica e contiver, inicialmente, corpos de massas, calor específico, calor latente (caso o corpo tenha sofrido alguma transição de fase) e temperaturas iniciais, então, após o equilíbrio térmico, no calorímetro com temperatura final O calorímetro que usaremos é composto de um copo de Alumínio, um isolamento térmico e termômetro. Avisos Importantes: 1) Pese o copo de Alumínio, enquanto ele está seco. 2) Os aquecedores devem ser ligados em 220 V. Tomem cuidado!! 3) É obrigatório o uso das Luvas Térmicas para manusear o Becker!!! Experimento 1 Determinação da Capacidade Térmica do Calorímetro Use gelo (aquecedor) para, num Becker com água, esfriá-la um pouco abaixo (acima) da temperatura ambiente. acima da temperatura ambiente. Anote a temperatura e coloque a água no calorímetro. - Espere o equilíbrio e meça a temperatura final 3

4 - Determine a capacidade térmica do Calorímetro - Compare com o valor com Experimento 2 Determinação do Calor Específico de um Metal - Pese a massa do metal. - Aqueça o metal num Becker com água até o ponto de ebulição da água (cuidado ), retire o metal (não use a mão) e o coloque dentro do Calorímetro. Espere o equilíbrio e meça a temperatura final - Determine o calor específico do metal Experimento 3 Determinação do Calor Latente de Condensação da água - Pese tudo: Calorímetro + água = - Aqueça a garrafa com água até ela esteja em ebulição. - Usando Luvas térmicas (Cuidado!!), encaixe o sistema no Calorímetro. 4

5 - Quando a leitura do termômetro do calorímetro estiver em cerca de, desacople o sistema, feche o Calorímetro e espere o equilíbrio. Meça a temperatura final. - Pese tudo: Calorímetro + água = - A massa de água condensada será - Determine o Calor de Condensação da água: 5