Relatorio qui200

Introdução

A Primeira Lei da Termodinâmica postula que a energia total transferida a um sistema é igual a variação interna de sua energia, ou seja, a energia se conserva.

A lei estabelece que a variação de energia interna em um sistema (DELTA U), está relacionada com a quantidade de calor recebida (Q) e o trabalho realizado, da seguinte forma:

DELTA U = Q – W

No caso em que o sistema não troca calor com o universo, tem-se o resultado D U = -W, ou seja, todo trabalho realizado sobre o sistema é convertido em energia interna.

Objetivo

Objetivo do experimento é utilizar a primeira lei da termodinâmica na determinação do equivalente elétrico do calor(J).

O experimento consiste em usar uma jarra transparente, onde uma lâmpada incandescente transforma energia elétrica em energia térmica. Este conjunto é isolado do ambiente com o uso de um calorímetro, e a jarra é preenchida com água tingida com um corante, para torná-la opaca à luz visível.

Durante um intervalo de tempo (D T) a lâmpada é submetida a uma diferença de potencial V, e percorrida por uma corrente i. Desta forma, podemos calcular o trabalho realizado, pela relação W = ViDT.

Como o sistema está isolado do ambiente, toda energia entregue à lâmpada é transferida em forma de calor para a água, que sofre uma variação da temperatura inicia l(Ti) para final(Tf). Assim o calor (Q) transferido é obtido pela relação Q = m c(Tf –Ti) onde m é a massa da água e c o calor específico da água. Como a jarra também absorve calor devemos considerar também sua capacidade térmica, assim Q = (ma + mej) c(Tf –Ti), onde mej é o equivalente em unidades de massa da água, da capacidade térmica da jarra), que vale 23g.

O equivalente elétrico de calor (J) é dado pela razão entre a energia elétrica entregue à lâmpada e a quantidade de calor transferida para água:

J= w/q onde W é dado em Joule e Q em cal, logo a unidade de J é Joul/cal