INTRODUÇÃO:

Neste relatório pretende-se relatar a actividade laboratorial realizada na aula de fisica-química do passado dia 21 de Março , que tinha como objectivo responder as seguintes questões-problema:

. Por que razão no Verão a areia escalda e a água não?

. Por que razão os climas marítimos são mais amenos do que os continentais?

Para responder a estas questões-problema poderia-se realizar uma experiência com água do mar e com areia. Contudo, a utilização destes materiais, implicaria dificuldades experimentais. Por exemplo, existe ar entre grãos de areia, que introduziria erros na medição de temperatura; Seria difícil a homogeneização da temperatura neste material.

Assim propôs-se que se determinasse a capacidade térmica de dois outros metais, latão e alumínio. Neste trabalho determinou-se a capacidade térmica do alumínio.

Fundamentos teóricos:

Capacidade térmica mássiva:

A capacidade térmica mássica é uma grandeza física dada pelo quociente entre o calor fornecido por unidade de massa de uma substância e a sua elevação de temperatura, isto é, corresponde à energia que é necessário fornecer à unidade de massa de uma substância, para que a sua temperatura se eleve de um grau.
Esta grandeza física representa-se pela letra c e no Sistema Internacional de Unidades (S.I.) exprime-se em (J/(kg ´ K)), em que J representa joule (unidade S.I. de energia), kg representa quilograma (unidade S.I. de massa) e K representa kelvin (unidade S.I. de temperatura).
No entanto, na prática, também é muito usual exprimir-se a capacidade térmica mássica em (cal/(g ´ ºC)), em que cal representa calorias, g, gramas e ºC, graus Celsius.
A determinação da capacidade térmica mássica é de grande importância, uma vez que possibilita a previsão da quantidade de energia que é transferida por cada unidade de massa, quando a temperatura varia de um grau.
A água possui um valor de capacidade térmica mássica muito elevado, quando comparado com outras substâncias. Isto significa que ela tem que absorver muito calor para aquecer e também tem que libertar muito calor para arrefecer. É devido a este facto que a água actua como regularizadora do clima e, como tal, junto ao mar as amplitudes térmicas são baixas.

O Amperímetro (A) é um instrumento utilizado para fazer a medida da intensidade da corrente elétrica que passa através da sessão transversal de um condutor. A unidade usada é o Ampére.

O Voltímetro (V) é um aparelho utilizado para medir a diferença de potêncial. A unidade apresentada geralmente é o volt.

Material:

. Balança

. Interruptor

. Cronómetro

. Fios de ligação

. Amperímetro

. Base isoladora e glicerina

. Termómetro

. Fonte de alimentação (0 – 12 V; 6 A)

. Voltímetro

. Resistência de aquecimento

. Conjunto de blocos calorímetros (alumínio)

Procedimento experimental:

. Montou-se um circuito elétrico com uma fonte de alimentação, um voltímetro em paralelo co a resistência de aquecimento, um amperímetro ligado em série e um interroptor.

. Introduziu se no bloco calométrico de aquecimento de alumínio a resistência de aquecimento e fechou-se o interruptor.

. Fez-se as leituras da temperatura em relacção ao tempo, de minuto a minuto (durante 10 minutos).

. Registou-se no caderno os valores da intencidade da corrente e da diferença de potêncial.

. Efectuou-se os cálculos e determinou-se a capacidade témica massica do aluminío.

Resultados:

Tabela:

Gráfico:

Cálculos efectuados:

Capacidade témica mássica:
 

Desvio percentual em relação ao valor tabelado:

Discussão:

· Por que razão no Verão a areia escalda e a água não?

O material de que é feita a areia e a água apresentam capacidades térmicas mássicas diferentes, devido a serem substâncias diferentes. Se considerarmos uma dada massa de água e igual massa de areia, aquecidas pela radiação solar durante o mesmo tempo, a elevação de temperatura na areia é muito mais elevada.

São inversamente proporcionais

· Por que razão os climas marítimos são mais amenos do que os continentais?

Quanto maior for a capacidade térmica mássica de um material, o arrefecimento do mesmo demora mais tempo a efectuar-se, ou seja, a água do mar emite para a atmosfera menor quantidade de calor, logo o clima será mais ameno. Pelo contrário, as areias e outros materiais existentes num clima continental, tendo uma capacidade térmica mássica mais baixa, arrefecem rapidamente, isto é, aquecem rapidamente o meio ambiente e por isso o clima é menos ameno.

Podemos ainda referir que os climas marítimos são mais amenos do que os continentais porque, devido à sua enorme capacidade térmica mássica, a água é capaz de armazenar grandes quantidades de energia ao longo do dia, que aquando do arrefecimento nocturno, pode libertar, aquecendo o ar das vizinhanças.

Conclusão:

A capacidade témica mássica á que chegamos foi muito diferente á do aluminío, possivelmente por causa de alguma leitura enrrada ou mesmo cálculos mal efectuados.

Mas o grupo conseguiu responder as questões-problema e chegar a algumas conclusões:

A areia tem uma maior variação de temperatura, logo porque apresenta menor capacidade térmica mássica. Sendo a capacidade térmica da água muito maior do que a da areia, a mesma quantidade de energia transferida provoca um menor aquecimento da água do que aquele que se verifica na areia.

Com esta actividade podemos concluir também que «Quanto maior for a capacidade térmica mássica de uma substância, menor é a sua variação de temperatura para igual energia transferida».

Bibliografia:

· M., Margarida. e Rodrigues, R.D. (2008). Física na nossa vida, 1ª Edição. Porto: Porto Editora.

· http://esmavc.cfmamalia.org/mod/resource/view.php?inpopup=true&id=2212

· http://www.infopedia.pt/$capacidade-termica-massica

· http://pt.wikipedia.org

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