Determinar a capacidade térmica (\(C\)) de um calorímetro utilizando o método das misturas, com auxílio de instrumentação eletrônica para monitoramento em tempo real da curva de temperatura.
O princípio baseia-se na Primeira Lei da Termodinâmica para sistemas isolados:
No método das misturas, combinamos massas conhecidas de água em diferentes temperaturas. Ao atingir o equilíbrio:
Preparação Inicial
Pese 50g de água à temperatura ambiente e coloque no calorímetro.
Estabilização
Aguarde a estabilização térmica e registre a temperatura inicial (\(T_i\)) via Serial Monitor.
Aquecimento
Aqueça 50g de água até aproximadamente 60°C.
A Mistura
Adicione a água quente ao calorímetro, feche-o e agite levemente.
Monitoramento
Monitore a curva no Serial Plotter do Arduino até identificar o valor máximo de equilíbrio (\(T_{eq}\)).
Exemplo com massa de 50g para ambas as amostras e capacidade térmica do calorímetro de 20 cal/°C:
| Componente | Massa (g) | \(T_{inicial}\) (°C) |
|---|---|---|
| Água Fria | 50 | 25,0 |
| Água Quente | 50 | 60,0 |
| Calorímetro | --- | 25,0 |
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define BUS_DADOS 2
OneWire oneWire(BUS_DADOS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
void setup() {
Serial.begin(9600);
sensors.begin();
Serial.println("Tempo(s), Temperatura(C)");
}
void loop() {
sensors.requestTemperatures();
float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);
if(tempC != DEVICE_DISCONNECTED_C) {
Serial.print(millis()/1000);
Serial.print(", ");
Serial.println(tempC);
}
delay(1000);
}MNPEF | Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física