Relatório de Aulas Práticas-Termodinamica

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RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS – EAD 
FUNDAMENTOS DA TERMODINÂMICA 
José Eduardo Sereno 
 
Matrícula 
 
01451477 
 
 
José Eduardo Sereno Data: 08/12/2021 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA 1 - INFLUÊNCIA DO CALOR ESPECÍFICO DE SUBSTÂNCIAS 
 
ATIVIDADE PRÁTICA 2 -APLICAÇÃO DA 1ª LEI DA TERMODINÂMICA EM UM 
PROCESSO ISOBÁRICO 
 
ATIVIDADE PRÁTICA 3 - DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA DE FLUIDOS E CONVECÇÃO 
TÉRMICA 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A termodinâmica é uma das bases das engenharias e também do estudo dos materiais. Os 
processos de fabricação envolvem muitos processos de troca de calor e trabalho. 
termodinâmica estuda os fenômenos que lidam com temperatura, calor e pressão, analisando 
as propriedades da matéria em condições específicas. Em outras palavras, ela estuda as 
variações macroscópicas e microscópicas, incluindo a mudança de temperatura e de pressão 
de um conjunto de partículas. Esses estudos englobam, por exemplo, as mudanças de estado 
físico da matéria de sólido para líquido, ou de líquido para gasoso (TIPLER, 1976). 
Nesse sentindo, o presente trabalho tem como finalidade estabelecer um diálogo e estudo 
acerca das atividades práticas desenvolvidas na disciplina de Fundamentos da 
Termodinâmica. A primeira experiência “influência do calor específico de substâncias” teve 
como objetivo perceber a diferença da capacidade calorífica entre água e ar. Em linhas gerais, 
calor especifico é uma grandeza estudada pela Física que relaciona a quantidade de calor 
recebida por uma substância e a sua variação térmica. É uma grandeza que caracteriza a 
facilidade ou dificuldade de um determinado material variar sua temperatura quando troca 
energia na forma de calor (VUOLO e FURUKAWA, 1995). 
Na segunda experiência “aplicação da 1ª lei da termodinâmica em um processo isobárico” 
foi possível compreender uma aplicação do princípio da conservação da energia para os 
sistemas termodinâmicos. De acordo com essa lei, a variação da energia interna de um 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-interna.htm
 
 
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sistema termodinâmico equivale à diferença entre quantidade de calor absorvido pelo 
sistema e o trabalho por ele realizado (Oliveira, 2016). 
Já na terceira atividade prática “dilatação volumétrica de fluidos e convecção térmica”, 
observou-se a influência da dilatação volumétrica em fluidos, aplicando o conceito de 
convecção térmica ao movimento dos fluidos, um processo de transmissão de calor que 
ocorre em virtude dos movimentos ascendente e descendente de um fluido que se encontra 
fora de equilíbrio térmico (YOUNG, 2014). 
 
2 OBJETIVOS 
- Perceber a diferença da capacidade calorífica entre água e ar; 
- Conceituar a capacidade calorífica de substâncias; 
- Entender os conceitos de calor, energia interna e trabalho; 
- Aplicar o conceito da primeira lei da termodinâmica em um sistema de estudo; 
- Estudar a influência de um processo isobárico nas variáveis de temperatura e volume; 
- Entender a influência da dilatação volumétrica em fluidos; 
- Aplicar o conceito de convecção térmica ao movimento dos fluidos; 
- Estudar a influência da temperatura na massa específica dos fluidos. 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Atividade prática 1 - influência do calor específico de substâncias 
Na primeira experiência desenvolvida utilizou-se os seguintes materiais: 
- Balão de festa; 
- Vela Fósforo; 
- Água; 
- Areia; 
- Funil; 
- Cronômetro do celular. 
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-calor-sensivel.htm
 
 
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A metodologia utilizada foi de acordo com as orientações descritas no manual e nas aulas 
online. Essa prática foi desenvolvida em três processos. O primeiro processo foi encher o 
balão com ar (não precisa inflá-lo totalmente), amarrando a saída de ar, em seguida acender 
uma vela e colocar o balão com ar, aquecendo seu fundo, verificando o tempo que levou para 
o balão estourar. 
O segundo processo foi adicionar água no balão, utilizando um funil (medida de um copinho 
de café), enchendo o balão (não precisa inflá-lo totalmente) amarrando a saída de ar, em 
seguida com a vela acesa aqueceu-se o fundo do por cerca de 30 segundos. 
No terceiro processo, foi adicionado um pouco de areia, utilizando um funil. (medida de um 
copinho de café), enchendo o balão (não precisa inflá-lo totalmente) amarrando a saída de ar 
e com a vela acessa, aqueceu-se o fundo do balão, cronometrando o tempo que levou para o 
balão estourar. 
 
Atividade prática 2 -aplicação da 1ª lei da termodinâmica em um processo isobárico 
Na segunda experiência desenvolvida utilizou-se os seguintes materiais: 
- Garrafa de plástico (500 ml) com tampa; 
-Água fervendo; 
-Recipiente com água fria. 
A metodologia utilizada foi de acordo com as orientações descritas no manual e nas aulas 
online. Os procedimentos seguiram a seguinte ordem: 
Foi adicionado 250 da água fervente na garrafa de plástico; agitou-se a garrafa com a água 
fervente para homogeneizar a temperatura e o vapor de água na garrafa; retirou-se a água 
fervente da garrafa e imediatamente a tampou; em seguida colocou-se a garrafa de plástico 
fechada ao recipiente com água fria para que ele troque calor; deixando a garrafa plástica 
realmente submersa no recipiente de água fira para que a troca de calor ser efetiva e assim 
observou-se o processo que aconteceu. 
 
Atividade prática 3 - dilatação volumétrica de fluidos e convecção térmica 
- Copo de vidro 
 
 
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- Vela; 
- Fósforo; 
- Canudo; 
- Água; 
- Leite. 
 
A metodologia utilizada foi de acordo com as orientações descritas no manual e nas aulas 
online. Os procedimentos seguiram a seguinte ordem: 
Foi colocado um copo de vidro com água e um recipiente com leite; colocou-se o canudo 
dentro do recipiente puxando o leite com a boca; rapidamente solte o canudo da boca e o 
tape com o dedo; retirando o canudo de dentro do copo tampando a sua ponta com o dedo; 
em seguida foi colocado o canudo com a ponta tapada dentro do copo cheio de água no 
fundo do recipiente/copo; após isso o copo que está com água e o leite foi aproximado com 
o fundo na chama da vela; esperando o aquecimento e observando todo o processo. 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Atividade prática 1 - influência do calor específico de substâncias 
O balão com areia demorou a estourar em relação ao balão com ar, pois a capacidade 
calorifica da areia é muito mais rápido, ou seja, aquecendo mais rápido. Já o balão com água 
não estourou pois, nesse caso, a termodinâmica nos explica que é a água que está no balão 
que irá absorver todo o calor fornecido ao sistema. 
Isso se dá porque sendo que a água uma substância que possui a propriedade de 
alta capacidade calorífica, ela não irá permitir que a borracha da qual é feita o balão amoleça 
e ele estoure. Sendo assim, a água absorve a maior parte do calor fornecido pela chama, e 
com isso não permite que a temperatura da borracha aumente muito. 
Com a atividade desenvolvida percebeu-se as diferenças das capacidades caloríficas entre 
as substâncias, entendendo de forma prática o que é calor especifico, conceituada como uma 
grandeza estudada pela Física que relaciona a quantidade de calor recebida por 
 
 
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uma substância e a sua variação térmica. É uma grandeza que caracteriza a facilidade ou 
dificuldade de umdeterminado material variar sua temperatura quando troca energia na forma 
de calor (VUOLO e FURUKAWA, 1995). A seguir, o registro em fotos da atividade: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Atividade prática 2 -aplicação da 1ª lei da termodinâmica em um processo isobárico 
Ao fechar a garrafa, o vapor d’água foi isolado, de temperatura maior que a do ar atmosférico, 
dentro da garrafa, então como o ar está quente internamente, a agitação das moléculas é 
grande e, por consequência dessa agitação, elas precisam de maior volume. 
Ao colocar a garrafa em contato com a água fria, houve troca de calor, o vapor interno esfriou, 
diminuindo a temperatura e a pressão interna. Com a diminuição da pressão interna, a 
pressão externa ficou maior, e atuou na garrafa, esmagando-a pelo fato de haver diferença 
de pressão. 
O processo que ocorreu é isobárico, pois houve uma mudança no estado de uma certa 
quantidade de matéria na qual a pressão permaneceu constante, mudando suas variáveis 
de estado. Desta forma, o calor foi transferido para o sistema, o trabalho foi feito e a energia 
interna do sistema mudou. A seguir, o registro em fotos da atividade: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://pt.solar-energia.net/termodinamica/propriedades-termodinamicas/calor
https://pt.solar-energia.net/termodinamica/propriedades-termodinamicas/energia-interna
https://pt.solar-energia.net/termodinamica/propriedades-termodinamicas/energia-interna
 
 
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Atividade prática 3 - dilatação volumétrica de fluidos e convecção térmica 
A atividade mostrou que ocorreu convecção em um líquido dentro de um copo quando ele é 
aquecido. Para isso colocou-se um pouco de leite no fundo de um copo d'água e aquece-se 
o fundo do copo com uma vela. A quantidade de leite que está no fundo do recipiente e, 
consequentemente mais próximo da chama que o aquece, é aquecido primeiro. O leite 
aquecido fica mais leve que uma mesma quantidade de água não aquecida que está acima 
dele. Isso faz com que a parte aquecida suba e a parte não aquecida desça. Como o leite 
contrasta com a água, então dá para ver o leite se movimentando junto com a água enquanto 
se mistura com ela, formando pequenas ondas no copo. Observando o movimento do leite, 
temos uma noção prática de como a água sofre convecção enquanto é aquecida. 
A movimentação ocorre durante todo o aquecimento. Quando a água está fervendo ela faz 
convecções tão rápidas que podemos vê-las. Desta forma ocorre um processo de 
transmissão de calor que é acompanhado por um transporte de massa, no caso do leite. A 
água, assim como os demais fluidos, sofre convecção durante o aquecimento porque a parte 
aquecida, que em geral é a parte de baixo, fica mais leve (passa a ter menor densidade) do 
que as demais partes. Então a parte aquecida sobe, enquanto que outra desce para ocupar 
 
 
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o lugar da que subiu. A densidade do leite é, em média, 1,032 g/mL, podendo variar entre 
1,023 e 1,040 g/ml. A seguir, o registro em fotos da atividade: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 CONCLUSÕES 
 
Como mencionado no início do trabalho, termodinâmica estuda os fenômenos que lidam com 
temperatura, calor e pressão, analisando as propriedades da matéria em condições 
específicas. Portanto, o estudo dessa ciência torna-se essencial e de base para as 
engenharias já que a fabricação de novos materiais envolve bastante a transferência de calor 
e trabalho para as matérias primas. 
As três experiências desenvolvidas serviram para que os alunos pudessem compreender de 
maneira prática e dinâmica os conhecimentos teóricos discutidos ao longo das unidades. 
Desta forma, avaliamos e consideramos que o que havíamos traçado como objetivos foram 
consolidados, as atividades proporcionaram experiências e contribuições relevantes para a 
compreensão dinâmica da disciplina Fundamentos da termodinâmica. 
 
 
 
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6 REFERÊNCIAS 
 
GREGIO, NIVALDO DE OLIVEIRA. Termodinâmica, um tutorial para entendimento do 
conceito de entropia / Nivaldo de Oliveira Gregio. --São Carlos : UFSCar, 2016 
 
HALLIDAY, D. e RESNICK, R., Fundamentos de Física 2, Livros Técnicos e Científicos, Ed. 
Rio de Janeiro, RJ, 5ª Ed. (2005) 
 
YOUNG, HUGH D. Física II: Termodinâmica e ondas/ Hugh D. Young, Roger A. Freedman. 
São Paulo. Addison Wesley. 2004 
 
MATSUO, T. et al. Science of the rice plant. Tokyo: Food and Agriculture Policy Research 
Center, v. 3: Genetics. 1997. 
 
SANCHES, D.A, ALVES, F.S, de JESUS, M.M.A, LACZOWSKI, I.M e CAPARROZ, R., 
Desenvolvimento de um calorímetro para controle de temperatura e medidas de calos 
específico, XV SICITE, Cornélio Procópio, (2010). 
 
VUOLO, J. H. e FURUKAWA, C. H. Calorímetro didático, Rev. Bras. Ens. Fis., (1995).