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AL 3.2 Capacidade Termica Sol Manual 2021
AL 3.2 Capacidade Termica Sol Manual 2021
AL 3.2 Capacidade Termica Sol Manual 2021
1. Significa que para aumentar a temperatura de 1 °C (ou 1 K) a um quilograma de alumínio é necessário fornecer-lhe a energia
de 900 J.
2. B é feito do material de menor capacidade térmica, o latão.
3. a) A massa da água é 500 g. A variação de energia interna pode calcular-se por E = m c T.
E = 0,500 kg × 4,18 × 103 J kg–1 °C–1 × (72−12) °C= 1,3 × 105 J.
b) A chaleira disponibilizou a energia E = P Δt = 1500 W × 1,5 × 60 s = 1,4× 105 J.
c) A chaleira forneceu energia para aquecer a água, mas também para aquecer o material da chaleira e algum ar à sua volta.
Assim, como resultado da dissipação de energia para o ar e para a chaleira, o aumento da energia interna da água é
menor do que a energia fornecida pela chaleira..
4. Para uma variação de temperatura de 30 °C foi utilizada a energia de 6 kJ:
3
E 6 × 10 J 2 −1
c= = = 4,0 × 10 J kg ℃−1.
m ∆T 0,5 kg × (30 − 0) ℃
5. a) E = U I t.
b) Conhecida a energia recebida, é necessário medir a massa do metal e a sua variação de temperatura. Calcula-se a
E
capacidade térmica mássica por c = .
m ∆T
mCu = (1,107 0,001) kg e tCu = (22,1 0,1) °C; mAℓ = (1,109 0,001) kg e tAℓ= (19,9 0,1) °C.
2. O bloco calorimétrico transfere energia para a vizinhança. Através da base, por condução, pode ser considerável
a energia transferida para a superfície de apoio (tampo da mesa). Para a minimizar deve usar-se uma placa de
apoio que seja boa isoladora térmica.
3. Os valores das grandezas para as quais a resistência foi dimensionada no seu funcionamento regular e normal
são os valores nominais: 12 V para a diferença de potencial elétrico e 50 W para a potência. O valor nominal
P 50
para a corrente elétrica é I = = = 4,2 A.
U 12
A resistência poderá suportar valores ligeiramente maiores do que os nominais, mas tal, para garantir a
durabilidade da mesma, não é conveniente acontecer.
O reóstato tem a finalidade de controlar a corrente elétrica e a diferença de potencial elétrico a que a resistência
está submetida, de modo a que não se ultrapassem os valores nominais.
4. Com multímetros digitais, uma escala boa para o voltímetro é a de 20 V e para o amperímetro a de 10 A.
5. a) A potência elétrica fornecida encontra-se pela multiplicação dos valores medidos (P = U I), a diferença de
( 0,01 V) ( 0,01 A) ( 1 s)
7. Tanto o bloco como o material da resistência ficam a temperaturas altas. Por condução é transferida energia do
material da resistência para o bloco calorimétrico, a qual não cessa assim que se desliga a fonte, pois o material
da resistência ainda está a uma temperatura bastante superior à do bloco. Deixando a resistência no interior do
bloco, mesmo após ter desligado o interruptor, pode verificar-se que a temperatura aumenta ligeiramente.
1
Questões pós-laboratoriais (pág 140)
2. Mostra-se a seguir o gráfico obtido com um bloco de alumínio, de 1,109 kg, e com outro de cobre, de 1,107 kg.
Note-se que não se usou o ponto inicial, por se afastar da tendência linear dos seguintes.
O gráfico evidencia uma relação linear entre a variação de temperatura e a energia fornecida, tal como esperado pelo modelo
teórico. Os valores encontrados para R2 (0,9993 e 0,9995), quando os dados se ajustam a uma função linear, mostram que a
correlação é forte.
3. As retas de ajuste são traduzidas nas expressões: y = 0,001x – 0,3904, para o alumínio, e y = 0,0020x – 1,4613, para o
cobre.
1 1
A expressão do modelo teórico é ∆T = E, e o declive da reta com pontos (E; T) é .
mc mc
Note-se que, nas expressões obtidas por regressão linear, as ordenadas na origem (y para
x = 0) não são nulas. Isso resulta de incertezas experimentais, de que é exemplo a rejeição que se fez do ponto inicial para o
ajuste linear.
1 −1
As capacidades térmicas mássicas são: cAl = = 902 J kg ℃−1, para o alumínio, e
1,109 × 0,001
1 −1
cCu = = 452 J kg ℃−1, para o cobre.
1,107 × 0,0020
2
−1 −1
4. Valores tabelados: cAl =900 J kg ℃−1 e cCu =386 J kg ℃−1; os erros percentuais nos valores encontrados são
|902 − 900| |452−386|
× 100 = 0,2%, para o alumínio, e × 100 = 17,1%, para o cobre. O valor encontrado para a capacidade
900 386
térmica mássica do alumínio é muito próximo do tabelado, o que não aconteceu para o cobre.
5. Relativamente aos resultados indicados, a discrepância observada para o alumínio é insignificante, mas não o é para o cobre.
Provavelmente, para isso terá contribuído a variação de temperatura registada para o cobre ser o dobro da do alumínio.
Assim, estando o cobre a temperaturas mais elevadas, terá sido transferida mais energia para o ambiente do que com o
alumínio. Isso conduz a que a variação de temperatura do bloco de cobre seja menor do que a que teria ocorrido se toda a
energia cedida pela resistência fosse absorvida pelo bloco e não tivesse sido transferida parte dela para o ambiente.
Consequentemente, obteve-se um valor para a capacidade térmica mássica maior do que o esperado. Aquela transferência
terá sido a principal fonte de erro.
Cálculos
1. Efetue os cálculos de determinação da capacidade térmica mássica do bloco metálico, considerando desprezável a
energia cedida ao calorímetro e aos acessórios. ( cágua= 4,18 x 103 J kg-1 ºC-1 )
2. Sabendo que o valor tabelado para a capacidade térmica mássica do ferro é de 440 J kg-1 ºC-1 , determine o erro
percentual.