Determinação de coeficientes de dilatação e capacidade térmica em experimento de física

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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 PARTE I - DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO 
 LINEAR 
 1. Anote na Tabela 1 os valores ob�dos durante a primeira parte do experimento. 
 U�lize a equação 1 para calcular o coeficiente de dilatação linear α de cada 
 material, lembrando que o comprimento inicial dos corpos de prova é L 0 = 500 
 mm. 
 Material T 0 (°C) ∆L (mm) T (°C) ∆T (°C) α (°C -1 ) 
 Cobre 24,9 500 99,0 73,9 1,65 
 Latão 25,0 500 99,2 73,6 1,89 
 Aço 25,0 500 99,2 73,9 1,087 
 Tabela 1 – Temperatura e dilatação dos corpos de prova com diferentes materiais 
 ∆𝐿 = 𝛼. 𝐿 0 . ∆𝑇 (1) 
 2. Pesquise na internet o valor do coeficiente de dilatação de cada material e 
 compare com o calculado. Jus�fique eventuais diferenças. 
 Há uma discrepância dos valores encontrados na internet. Esta diferença de 
 valores pode ocorrer pela variação de temperatura de cada laboratório. 
 PARTE II: VARIAÇÃO NO COMPRIMENTO FINAL DE 
 UM TUBO METÁLICO EM FUNÇÃO DO SEU 
 COMPRIMENTO INICIAL 
 1. Anote na Tabela 2 os valores ob�dos durante a segunda parte do experimento. 
 L 0 (mm) T 0 (°C) ∆L (mm) T (°C) ∆T (°C) 
 500 25,3 59 73,6 1,62 
 450 25,3 47 73,6 1,27 
 300 25,3 38 73,5 1,00 
 350 25,3 45 73,5 1,147 
 Tabela 2 – Temperatura e dilatação dos corpos de prova com diferentes comprimentos 
 2. Construa o gráfico variação do comprimento ∆L x comprimento inicial L 0 e 
 determine seu coeficiente angular. 
 Respostas O coeficiente angular do gráfico, demonstra uma variação de 
 temperatura equilibrada em função das medidas dos bastões. 
 3. Determine o coeficiente angular do gráfico ∆L x L 0 e explique o que ele 
 representa. 
 Resposta: A barra vermelha representa a dilatação que houve no material. O gráfico nos 
 diz que há uma variação de temperatura no maior bastão, sendo assim, a maior a 
 dilatação foi no bastão de 500mm. 
 4. Com base nos seus conhecimentos, verifique a validade da afirmação: “A 
 variação no comprimento de um material, para uma mesma variação de 
 temperatura, é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial.” 
 Resposta: Observei que neste laboratório, os materiais apresentados sofreram dilatação 
 diferente pra�camente com a mesma temperatura, porém houve uma variação do 
 comprimento devido a diferença de material. 
 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 PARTE I – DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE TÉRMICA DE UMA CALORÍMETRO 
 A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da conservação 
 de energia: 
 Q CEDIDO = Q RECEBIDO 
 Q CEDIDO PELA ÁGUA QUENTE = Q ABSORVIDO PELO CALORÍMETRO 
 m 1 c (T 1 - T f ) = C (T f - T C ) C 
 = m 1 c (T 1 - T f ) / (T f - T C ) 
 Onde: 
 C = capacidade térmica do calorímetro; 
 m1 = massa de água; 
 c = calor específico da água (1cal/g °C); 
 T1= temperatura da água quente; 
 Tf = temperatura final de equilíbrio sistema; 
 TC = temperatura no interior do calorímetro 
 1. Com os dados ob�dos, calcule a capacidade térmica do calorímetro. 
 C = 101,09 .1. (83,7 - 82,5)/ (82,5- 61,3) C = 5,72 cal/g °C →
 PARTE II – DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE LÍQUIDOS 
 A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da conservação 
 de energia: 
 Q CEDIDO = Q RECEBIDO 
 Q CEDIDO PELO ÓLEO QUENTE = Q ABSORVIDO PELO CALORÍMETRO 
 m 1 c (T 1 - T f ) = C (T f - T C ) 
 c = C (T f - T C ) / m 1 (T 1 – T f ) 
 Onde: 
 C = capacidade térmica do calorímetro; 
 m 1 = massa de óleo; 
 c = calor específico do óleo; 
 T 1 = temperatura do óleo quente; 
 T f = temperatura final de equilíbrio sistema; 
 T C = temperatura no interior do calorímetro 
 1. Com os dados ob�dos, calcule o calor específico do óleo. Compare o valor ob�do 
 com valores de calor específico de óleos vegetais encontrados na internet. 
 Jus�fique eventuais diferenças. 
 Resposta: 92,21.c.(93,5-76,7) = 5,72. (76,7 - 75,0) 8 c = 0,088 cal/g. °C →
 Tabela anexo de calor específico dos óleos 1.1. 
 AVALIAÇÃO DOS 
 RESULTADOS 
 1. Complete a Tabela 1 abaixo com os dados ob�dos no experimento. 
 Corpo de 
 prova 
 Massa de 
 água (m 1 ) 
 (g) 
 Massa do corpo 
 de prova (m 2 ) 
 (g) 
 Temperatura 
 calorímetro + água 
 (T 1 ) (°C) 
 Temperatur 
 a do corpo 
 (T 2 ) (°C) 
 Temperatura 
 de equilíbrio 
 (T 3 ) (°C) 
 Ferro 91,92 292,38 25,3 86,1 39,1 
 Alumínio 91,92 101.02 25,3 89,7 39,7 
 Tabela 1 – Valores coletados no experimento 
 2. Considerando que o calor liberado pelo corpo de prova deve ser igual ao calor 
 absorvido pela água e pelo calorímetro, calcule o calor específico do ferro e do 
 alumínio. 
 Resposta: 
 Ferro: 
 C = 
 91 , 92 𝑋 1 𝑋 ( 39 , 1 − 25 , 3 )= 0 , 0923 
 292 , 38 𝑋 ( 39 , 1 − 86 , 1 )
 Alumínio: 
 C = 
 91 , 92 𝑋 1 𝑋 ( 39 , 1 − 25 , 3 )= 0 , 2226 
 101 , 02 𝑋 ( 39 , 1 − 89 , 7 )
 3. Compare os valores de calor específico ob�dos no experimento com os 
 tabelados. Qual foi a porcentagem de erro? ( 𝑐 𝐴𝑙𝑢𝑚í𝑛𝑖𝑜 = 0,22 𝑔.℃ e 𝑐 𝐹𝑒𝑟𝑟𝑜 = 
 0,11 𝑐𝑎𝑙 ). 
 𝑔.℃ 
 Resposta: 
 Material Tabelado Experimento Erro % 
 C Ferro 0,11 0,09 16% 
 C Alumínio 0,22 0,22 0% 
 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 1. Complete a Tabela 1 abaixo com os dados ob�dos no experimento. 
 Estado térmico 
 Temperatura indicada no 
 termômetro a álcool T ( ° C) 
 Altura da coluna 
 líquida h (cm) 
 Ponto do gelo 09 9,5 
 Ambiente 23 12,8 
 Ponto do vapor 98,5 23,5 
 Tabela 1 – Dados experimentais 
 2. Repare se as marcas feitas para o ponto do gelo e do ponto do vapor coincidem 
 com as marcas de fábrica do termoscópio. Qual parâmetro ob�do durante a 
 realização do procedimento pode gerar uma diferença entre as marcas? 
 Jus�fique. 
 Resposta: Para o ponto de gelo a marcação está coincidindo com a da fábrica, 
 porém no ponto de vapor elas não coincidem, isso devido à pressão 
 atmosférica.Possivelmente na região onde este termoscópio foi fabricado a 
 pressão atmosférica é menor do que a do laboratório, isso causou a diferença 
 na leitura, levando em consideração a al�tude tomada pelo al�metro. 
 3. Construa um gráfico da altura (h) em função da temperatura (°C) u�lizando o 
 teorema de Tales. Determine o coeficiente linear e angular da equação que 
 representa essa relação. 
 Resposta: coeficiente linear = 9,5 
 coeficiente angular = 0,142 
 4. Ferva a água, sem a�ngir a ebulição, e insira o termoscópio na água. Marque e 
 meça a altura da coluna. U�lize o valor de h na equação ob�da anteriormente e 
 encontre o valor da temperatura da água. U�lize o termômetro a álcool para 
 medir a temperatura da água e compare os valores ob�dos para a temperatura 
 através da equação e através do termômetro. Caso exista diferença entre esses 
 valores, iden�fique as possíveis fontes para essa discrepância 
 TEMPERATURA ATINGIDA NO TERMÔMETRO = 40°C 
 MEDIDA AFERIDA NO TERMOSCÓPIO = 15,2 cm 
 15,2-9,5/23,5-9,5 = 𝜃 - 0/98,5-0 
 5,7/14 = 𝜃/98,5 
 𝜃 = 561,4/14 
 𝜽 = 𝟒𝟎 , 𝟏℃ 
 A diferença está dentro da margem aceitável de 0,1℃, ou seja, o resultado da 
 A equação do termoscópio ficou idên�ca a leitura do termômetro, a pequena 
 variação pode ter ocorrido pela leitura das medidas que não são exatas, porém o 
 desvio foi muito abaixo para se considerar um erro.