Mapa Física 2

Considere que você foi contratado por uma indústria farmacêutica que produz diversas substâncias líquidas Sua primeira atribuição na empresa é determinar o calor específico de um líquido X Aquecer essa substância e medir sua variação de temperatura seria uma forma de medir esse calor específico mas qual seria a quantidade de calor absorvida É muito difícil dizer Para contornar esse problema você poderia usar o princípio de que corpos isolados trocam calor até entrarem em equilíbrio térmico Neste caso supondo que não há mudança de fase envolvida temos Q1 Q2 QN Qi mi ci Tf Tiinicial 0 Com isso só fazemos menção as massas calores específicos e temperaturas finais e iniciais dos corpos envolvidos Contudo isso trás outro problema Precisaríamos saber o calor específico ou capacidade térmica C mc da outra substância com quem X está trocando calor Para contornar este problema os cientistas escolheram uma substância para definir seu calor específico a água cujo valor é definido como cA 1 calgºC Dessa forma poderíamos usar a água como referencia para medir o calor específico do líquido X Antes disso precisamos contornar um problema prático Quando colocamos um líquido dentro de um recipiente ele troca calor com este recipiente Então ao juntarmos o líquido X e água temos que levar em consideração o recipiente em que eles estão Isso coloca mais uma variável no nosso problema A capacidade térmica do recipiente Faremos então o seguinte Usaremos a água como referência para determinar a capacidade térmica do recipiente Depois usaremos o recipiente e o líquido X para determinar o calor específico cX de X Parte 1 a Seja um calorímetro recipiente do enunciado de capacidade térmica desconhecida C a uma temperatura inicial de Tc Suponha que aqueçamos uma massa ma de água até a temperatura Ta Depositamos a água no calorímetro e medimos a temperatura final do sistema Tf1 após o equilíbrio térmico ser atingido Mostre que a capacidade térmica do calorímetro é determinada por C ma ca Tf1 Ta Tc Tf1 b Faremos agora o mesmo procedimento mas trocando a água pelo líquido X Mostre que o calor específico cX do líquido X é determinado por cX C Tc Tf2 mX Tf2 TX Após entender bem a parte teórica sobre como determinar o calor específico de um líquido você deve colocar esse conhecimento em prática Realize o experimento virtual nos simuladores da ALGETEC chamado de Calorimetria httpsunicesumargrupoaeducationmarketplaceua5fc79b67f30b4e00189c91ce Indique em uma tabela os valores medidos das temperaturas e das massas em cada etapa do experimento separadamente e anexe os resultados na atividade Parte 3 Agora é hora de combinar os resultados obtidos experimentalmente junto aos cálculos teóricos Use os dados obtidos na parte 2 para determinar a capacidade térmica do calorímetro e o calor específico da substância que você usou no experimento Com os resultados em mãos discuta quais são as principais fontes de erros experimental que podem interferir no resultado final Parte 1 a Por conservação de energia temos QaQc0macaT f 1T aC T f 1T c0 Agora vamos isolar a capacidade térmica do calorímetro C T f 1T cmacaT f 1T a Por fim ficamos com a expressão final C macaT f 1Ta T cT f 1 Note que multiplicamos por 1 antes de resolver para a capacidade térmica b A energia novamente se conserva Q xQc0mx cxT f 2T xCT f 2T c0 Logo C T f 2T cm xcxT f 2T x Resolvendo para o calor específico do fluido x ficamos com c x CT f 2Tc mxT f 2T x cx CT cT f 2 mxT f 2T x Parte 2 Resultados do experimento para a capacidade térmica do calorímetro Massa da água Temperatura inicial da água Temperatura inicial do calorímetro Temperatura final do sistema 9806 g 824 ºC 252 ºC 755 ºC Resultados do experimento para o calor específico da substância x Massa da substância Temperatura inicial da substância Temperatura inicial do calorímetro Temperatura final do sistema 9213 g 816 ºC 253 ºC 665 ºC Parte 3 Usando os dados do primeiro experimento vamos obter a capacidade térmica do calorímetro C macaT f 1Ta T cT f 1 C9806755824 252755 Daí temos C13451 cal ºC Usando os dados do segundo experimento vamos obter o calor específico da substância x vamos usar a capacidade térmica do calorímetro encontrada acima C13451 calºC c x CT cT f 2 m xT f 2T x cx13451253665 9213665816 Daí temos c x03983 cal gºC Em relação a possíveis erros que podem interferir no resultado final podemos destacar por exemplo uma possível troca de calor dos objetos com o ambiente e também o erro devido à limitação na precisão da leitura das temperaturas e das massas