ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA – CALORIMETRIA

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ROTEIRO – AULA PRÁTICA

DADOS DA DISCIPLINA

Nome da disciplina: Física Geral e Experimental – Energia
Unidade: U4 – Temperatura e Calor
Aula: A3 – Calorimetria

OBJETIVOS

O experimento tem como finalidade descrever os fenômenos causados pelo aquecimento de um corpo, determinando o calor específico e a capacidade térmica.

SOLUÇÃO DIGITAL

Plataforma: Algetec
Laboratório Virtual: “Calorimetria”

O laboratório virtual permite simular procedimentos experimentais e deve ser acessado preferencialmente por computador.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento/Atividade nº 1

Experimento: CALORIMETRIA

Atividade proposta:
Compreender os fenômenos decorrentes da troca de energia térmica entre corpos, calculando a capacidade térmica de um calorímetro e, posteriormente, utilizando este dado para determinar o calor específico de diversas substâncias.

Procedimentos para a realização da atividade

No AVA, acessar o link do experimento Calorimetria na plataforma VirtuaLab da Algetec e seguir os passos:

Etapa 1 – Determinação da capacidade térmica do calorímetro

1. Abrir a tela explicativa sobre o uso do mouse, ler as instruções e fechar.

2. Visualizar o armário de EPIs (Alt + 4) e selecionar jaleco e óculos.

3. Fechar o armário de EPIs.

4. Posicionar o béquer na balança (Alt + 5) e ligar a balança.

5. Tarar a balança para desprezar a massa do béquer.

6. Retornar o béquer para a bancada.

7. Adicionar 100 mL de água no béquer usando a pisseta e medir a massa da água.

8. Retirar o béquer da balança e posicioná-lo sobre o sistema de aquecimento.

9. Ligar o bico de Bunsen e ajustar a velocidade de aquecimento.

10. Medir a temperatura da água até aproximadamente 80 °C e desligar o bico de Bunsen.

11. Retirar o béquer do sistema de aquecimento.

12. Medir a temperatura inicial do calorímetro.

13. Transferir a água aquecida para o calorímetro.

14. Agitar o conteúdo do calorímetro e medir a temperatura final TcT_cTc​.

15. Descartar a água do calorímetro e desligar o termômetro.

Etapa 2 – Determinação do calor específico de uma substância (óleo)

1. Adicionar 100 mL de óleo no béquer usando a pisseta.

2. Verificar se a balança está tarada; caso necessário, tarar novamente.

3. Medir a massa do óleo.

4. Posicionar o béquer sobre o sistema de aquecimento e ligar o bico de Bunsen.

5. Medir a temperatura do óleo durante o aquecimento até aproximadamente 80 °C.

6. Desligar o bico de Bunsen e retirar o béquer do sistema de aquecimento.

7. Medir a temperatura inicial do calorímetro.

8. Transferir o óleo aquecido para o calorímetro.

9. Agitar o conteúdo do calorímetro e medir a temperatura final TcT_cTc​.

10. Descartar o óleo do calorímetro e desligar o termômetro.

Avaliando os resultados

Etapa 1 – Capacidade térmica do calorímetro

Pelo princípio da conservação de energia:

Qcedido=QrecebidoQ_{cedido} = Q_{recebido} Qcedido​=Qrecebido​ m1c(T1−Tf)=C(Tf−TC)m_1 c (T_1 – T_f) = C (T_f – T_C) m1​c(T1​−Tf​)=C(Tf​−TC​) C=m1c(T1−Tf)(Tf−TC)C = \frac{m_1 c (T_1 – T_f)}{(T_f – T_C)}C=(Tf​−TC​)m1​c(T1​−Tf​)​

Onde:

• $C$ = capacidade térmica do calorímetro

• m1m_1m1​ = massa da água

• $c$ = calor específico da água

• T1T_1T1​ = temperatura da água quente

• TfT_fTf​ = temperatura final do sistema

• TCT_CTC​ = temperatura inicial do calorímetro

Calcular a capacidade térmica do calorímetro com os dados obtidos.

Etapa 2 – Calor específico do óleo

Pelo princípio da conservação de energia:

m1c1(T1−Tf)=C(Tf−TC)m_1 c_1 (T_1 – T_f) = C (T_f – T_C)m1​c1​(T1​−Tf​)=C(Tf​−TC​) c1=C(Tf−TC)m1(T1−Tf)c_1 = \frac{C (T_f – T_C)}{m_1 (T_1 – T_f)}c1​=m1​(T1​−Tf​)C(Tf​−TC​)​

Onde:

• c1c_1c1​ = calor específico do óleo

• m1m_1m1​ = massa do óleo

• T1T_1T1​ = temperatura do óleo quente

• TfT_fTf​ = temperatura final de equilíbrio

• $C$ = capacidade térmica do calorímetro

Calcular o calor específico do óleo e comparar com valores encontrados na literatura, justificando eventuais diferenças.

CHECKLIST

Geral:
✓ Acessar AVA
✓ Clicar no link do experimento Calorimetria

Primeira etapa (água):
✓ Segurança do experimento (EPI)
✓ Tarar a balança
✓ Adicionar água no béquer
✓ Medir a massa da água
✓ Ajustar aquecimento
✓ Medir temperatura da água
✓ Medir temperatura inicial do calorímetro
✓ Transferir água aquecida para o calorímetro
✓ Medir temperatura final do calorímetro
✓ Desmontar o experimento

Segunda etapa (óleo):
✓ Adicionar óleo no béquer
✓ Medir a massa do óleo
✓ Ajustar aquecimento
✓ Medir temperatura do óleo
✓ Medir temperatura inicial do calorímetro
✓ Transferir óleo aquecido para o calorímetro
✓ Medir temperatura final do calorímetro
✓ Desmontar o experimento
✓ Avaliar os resultados das duas etapas

RESULTADOS

Ao final da aula prática, enviar arquivo em Word contendo:

• Dados obtidos no experimento

• Cálculos realizados

• Texto conclusivo sobre os resultados

• Referências bibliográficas (ABNT)

Observação: arquivo não deve exceder 2 MB.

RESULTADOS DE APRENDIZAGEM

Ao final da prática, será possível:

• Descrever os fenômenos causados pelo aquecimento de um corpo ou substância;

• Ilustrar o equilíbrio térmico entre substâncias sólidas e líquidas;

• Determinar a capacidade térmica de um calorímetro;

• Determinar o calor específico de uma substância.