Calor e energia UFBA

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM GEOLOGIA

Daniela Leal
João Paulo Fraga
João Paulo Ribeiro
Rodrigo Rangel

Relatório de aula prática
Equivalente do calor e da energia

Salvador
2013
I. INTRODUÇÃO

A energia é uma grandeza que foi definida de maneira independente na mecânica e na calorimetria, onde são respectivamente denominadas energia mecânica e calor. Com a descoberta que estas duas definições independentes se referem a um mesmo ente físico, surge uma nova teoria, a termodinâmica, que trata das relações de troca de energia sob forma de calor e energia mecânica (ou química) entre os sistemas físico-químicos. A termodinâmica requer, portanto, uma relação quantitativa entre as duas unidades de medida independentes para calor e energia mecânica. A primeira unidade é a caloria, definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 gr de água de 14,5 para 15,5 °C. A unidade de energia mecânica é expressa em termos das unidades fundamentais de comprimento [L], massa [M] e tempo [T] baseada na análise dimensional: [Energia] = [ML2T-2]. No sistema SI a unidade de energia é o Joule (J), e no sistema CGS é o erg. A energia elétrica pode ser medida na mesma unidade de energia mecânica, pois ela pode ser definida em termos da força elétrica de Coulomb entre cargas. Normalmente, em uma conta de consumo de energia elétrica, ela é medida em unidades de kilowatt-hora (kWh). Note que 1 Watt = 1J/seg e portanto 1kWh = 3,6x106 J.
O objetivo deste experimento é a determinação do equivalente entre a caloria e o Joule, i.e., a determinação do valor da constante A, definida por:

Neste experimento, usou-se uma caixa de isopor (isolante térmico), uma fonte de energia (aquecedor), um relógio e um termômetro, com o objetivo de determinar a temperatura da água para cada instante de tempo até que a temperatura da água alcançar 80º e logo em seguida introduzindo uma barra na água para observar o comportamento