LABORATÓRIO DE FÍSICA II - TERMODINÂMICA

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ATIVIDADE DE LABORATÓRIO VIRTUAL DE FÍSICA APLICADA II
TERMODINÂMICA
Prof. Dr. Antônio Carlos Marangoni
DISCENTE: LARISSA MILENA PRATES
MATRÍCULA: 10-95789
CURSO: ENGENHARIA DE ALIMENTOS
TURMA: 2º PERÍODO
Frutal – MG
2022
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Larissa Milena Prates
ATIVIDADE DE LABORATÓRIO VIRTUAL DE FÍSICA APLICADA II TERMODINÂMICA
Prof. Dr. Antônio Carlos Marangoni
Relatório de aula, apresentado à disciplina Física Aplicada II, do Curso de Engenharia de Alimentos da Universidade do Estado de Minas Gerais, Unidade de Frutal, sob a orientação do professor e Dr. Antônio Carlos Marangoni.
Frutal – MG 2022
Sumário
INTRODUÇÃO	4
OBJETIVO	5
MATERIAL UTILIZADO	5
MÉTODOS	5
ATIVIDADE EXPERIMENTAL	6
Variação da pressão de um gás em função da temperatura	6
DISCUSSÕES	7
CONCLUSÃO	8
BIBLIOGRÁFIA	8
1. INTRODUÇÃO
No presente trabalho, será abordado a temática da termodinâmica. Para isso, será necessário entender os conceitos que envolvem o tema e logo após, será feito o estudo da aplicação da temática citada.
Primordialmente, a termodinâmica é uma área da Física que estuda as transferências de energia. Busca compreender as relações entre calor, energia e trabalho, analisando quantidades de calor trocadas e os trabalhos realizados em um processo físico. O estudo da termodinâmica é uma descrição estatística da natureza, por meio dela é possível conceber o comportamento macroscópico de sistemas que contenham muitos corpos. 
Leis da Termodinâmica
Existem quatro leis da Termodinâmica e cada uma delas relaciona-se a um conceito da Termologia. A lei zero da Termodinâmica afirma que todos os corpos em contato térmico transferem calor entre si, até que se atinja o equilíbrio térmico. 
· Primeira lei da Termodinâmica
A primeira lei da Termodinâmica diz respeito à conservação de energia. De acordo com essa lei, toda a energia que é transferida para um corpo pode ser armazenada no próprio corpo, nesse caso, transformando-se em energia interna. 
A fórmula utilizada para descrever a primeira lei é: 
· Segunda lei da Termodinâmica
A segunda lei da Termodinâmica diz respeito a uma grandeza física conhecida como entropia, que é uma medida do número de estados termodinâmicos de um sistema, em outras palavras, a entropia fornece uma medida da aleatoriedade ou da desorganização de um sistema.
· Terceira lei da Termodinâmica
A terceira lei da Termodinâmica diz respeito ao limite inferior da temperatura: o zero absoluto. De acordo com essa lei, não há como um corpo atingir a temperatura do zero absoluto. Além dessa definição, essa lei também traz implicações sobre o rendimento das máquinas térmicas, que sob nenhuma condição poderá ser igual a 100%.
2. OBJETIVO
O presente experimento tem como objetivo abordar a variação da pressão de um gás em função da temperatura e em função do volume, determinar analiticamente com base nos dados apresentados no software a pressão, a temperatura e o volume, como também, identificar as modificações nos sistemas físicos do simulador. Neste projeto o intuito é estudar especificamente o comportamento de um gás através de um cenário virtual de software que facilita o entendimento. 
3. MATERIAL UTILIZADO
Simulador (PheT)
4. MÉTODOS
Primeiro acessou-se o site “Phet” na simulação de física chamada “Gases Intro” e colocou-se a opção “intro”. Feito isso, ativou-se o ícone “+ particles” em verde e colocou- se o valor fornecido de partículas que foi 30. Logo após, foi trocado o medidor de temperatura de Kelvin para graus Celsius e variá-la nos valores fornecidos de 12ºC e 212ºC e analisar as mudanças ocorridas no valor da pressão. Feito isso, altera-se o valor do volume no sistema e analisa-se também as mudanças ocorridas na pressão e o comportamento das partículas. 
5. ATIVIDADE EXPERIMENTAL
A) Variação da pressão de um gás em função da temperatura
1. Ativar a simulação que está disponível no Phet chamada “Gases Intro”;
2. Clicar em intro e depois na opção selecionar a temperatura para “particles” e introduzir um valor de 30 partículas e anotar o valor da pressão;
3. Aumente a temperatura para 12ºC e depois para 212ºC e analise o valor da pressão.
Figura 1 – Tela de abertura do software
Fonte – simulador “phet
 
· Ao introduzir o dado de 30 partículas, a pressão foi observada em 2,4 atm.; 
· Ao variar a temperatura para 12°C, a pressão foi observada em 3,3 atm.;
· Ao variar novamente a temperatura para 212°C, a pressão foi observada em 5,7 atm.
B) Variação da pressão de um gás em função do volume 
1. Ao reduzir o volume 1/3d inicial exercendo uma força no puxador, a pressão foi observada em 8,5 atm.;
2. Ao reduzir novamente o volume para metade, a pressão foi observada em 11,3 atm.
 
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6. DISCUSSÕES
1. Observe as imagens dos registros da pressão do gás em função da temperatura. O número de partículas manteve-se constante.
Figura 2 – Tela de abertura do software
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Fonte – simulador “phet”
a) Além do número de partículas, qual outra variável que se manteve constante nas três experiências?
Resp: Além do número de partículas, a variável que se manteve constante foi o volume. 
b) O que pode-se concluir quanto à relação entre a pressão de um gás e a sua temperatura? 
Resp: A relação entre a pressão e a temperatura de um gás se dá que a pressão exercida por um gás é diretamente proporcional a sua densidade e temperatura.
c) Em qual dos recipientes (A, B ou C) a agitação corpuscular é maior?
Resp: A agitação corpuscular é maior no recipiente C, pois dos três recipientes é o que apresenta maior temperatura. Permitindo chegar a seguinte conclusão, quanto maior for a temperatura de um gás, maior será a agitação molecular e assim, a incidência de colisões entre as moléculas e as superfícies do recipiente aumenta, tornando a pressão do gás maior.
2. Observe as imagens dos registros da pressão do gás em função do volume. O número de partículas manteve-se constante. 
Figura 3 – Tela de abertura do software
Fonte – simulador “phet”
a) Além do número de partículas, qual outra variável que se manteve constante nas três experiências?
Resp: Além do número de partículas, a variável que se manteve constante é a temperatura.
b) O que pode concluir quanto à relação entre a pressão de um gás e o seu volume?
 Resp: A relação entre a pressão e o volume de um gás se dá que o volume ocupado por determinada massa fixa de um gás é inversamente proporcional á sua pressão. Ou seja, se reduzir o volume pela metade, a pressão dobrará.
3. Qual é o esboço (A, B, C ou D) do gráfico da pressão, P, em função da temperatura, T?
Resp: O esboço do gráfico da pressão, P, em função da temperatura, T, é a alternativa B, o qual está crescendo, devido a ser diretamente proporcional.
4. Qual é o esboço (A, B, C ou D) do gráfico da pressão, P, em função do volume, V?
Resp: O esboço do gráfico da pressão, P, em função do volume, V, é a alternativa A, o qual está crescendo, por ser diretamente proporcional.
5. Considere o gás no recipiente cúbico cuja área da base é igual a 120 cm².
I) Admite que se transfere este gás para um recipiente de forma cilíndrica de volume 120 cm³. Seleciona a opção correta para esta amostra de gás, sabendo que a temperatura se manteve constante.
Resp: Alternativa E
II) Determine o volume do recipiente cúbico. Apresente todo o desenvolvimento dos cálculos e o resultado em unidades SI.
Resp: 
 
III) Determine a pressão do gás no recipiente cúbico. Apresente todo o desenvolvimento dos cálculos e o resultado em unidades SI.
Resp: 
7. CONCLUSÃO
Por meio da prática realizada no Phet e do desenvolvimento das atividades referentes ao experimento, em conjunto com a introdução a respeito do que é a Termodinâmica e de todos os conceitos englobados no estudo desse fenómeno, finalmente, foi possível analisar os processos de troca de calor, observando as variações da temperatura, da pressãoe do volume e como elas interferem nos sistemas físicos, identificar que a pressão é diretamente proporcional à temperatura e inversamente proporcional ao volume e conhecer as propriedades e as grandezas físicas utilizadas acerca do tema citado. 
Conclui-se a importância desta pesquisa científica experimental para o desenvolvimento das habilidades e competências básicas do aluno no campo de física. Com isso, constata- se que o objetivo do experimento foi concluído com sucesso, através da prática virtual e das atividades realizadas sobre o experimento.
8. BIBLIOGRÁFIA
ALAOR CHAVES, Física Básica (Gravitação, Fluidos, Ondas, Termodinâmica), Editora LAB/LTC. 
SEARS, F.; ZEMANSKY, M.; YOUNG, H. Física 1, 2 e 3. Rio de Janeiro: Livro Técnico e Científico Editora, 1984. 
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Livro: Fundamentos de Física Volume I, II, III e IV, 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 
PHET INTERACTIVE SIMULATIONS. Material de Simulação Virtual: Disponível em: phet.colorado.edu Acesso em 23 de novembro de 2022.
TODA MATÉRIA: Termodinâmica. Disponível em: todamateria.termodinamica.com 
Acesso em 23 de novembro de 2022.