Física Termodinamica

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FÍSICA TERMODINÂMICA
Dilatômero
PARTE I - DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR 
1. Anote na Tabela 1 os valores obtidos durante a primeira parte do experimento. Utilize a equação 1 para calcular o coeficiente de dilatação linear α de cada material, lembrando que o comprimento inicial dos corpos de prova é L0 = 500 mm.
	Material
	T0 (°C)
	∆L (mm)
	T (°C)
	∆T (°C)
	α (°C-1)
	Cobre
	25,1
	0,62
	99,7
	74,6
	1,66x10-5
	Latão
	25,1
	0,7
	98,6
	73,5
	1,90x10-5
	Aço
	25,3
	0,4
	99,7
	74,4
	1,10x10-5
∆𝐿 = 𝛼. 𝐿0. ∆𝑇 (1)
2. Pesquise na internet o valor do coeficiente de dilatação de cada material e compare com o calculado. Justifique eventuais diferenças.
Valores encontrados na internet.
	α (°C-1)
	1,7x10-5
	2,0x10-5
	1,2x10-5
Percebe se uma ligeira diferença no coeficiente de dilatação com um valor fixo pelo valor encontrado, porém esta variação pode ocorrer por conta do ambiente, do ferramental onde tem uma precisão determinada pela temperatura ambiente, e temos que levar em consideração uma margem de erro para mais ou para menos.
PARTE II: VARIAÇÃO NO COMPRIMENTO FINAL DE UM TUBO METÁLICO EM FUNÇÃO DO SEU COMPRIMENTO INICIAL
1. Anote na Tabela 2 os valores obtidos durante a segunda parte do experimento.
	L0 (mm)
	T0 (°C)
	∆L (mm)
	T (°C)
	∆T (°C)
	500
	25,4
	0,7
	99,7
	74,6
	400
	25,4
	0,5
	99,7
	74,3
	350
	25,4
	0,44
	99,7
	74,3
	300
	25,4
	0,37
	99,7
	74,3
2. Construa o gráfico variação do comprimento ∆L x comprimento inicial L0 e determine seu coeficiente angular.
3. Determine o coeficiente angular do gráfico ∆L x L0 e explique o que ele representa.
Representa a inclinação da reta, o gráfico do comprimento do corpo de prova em função da temperatura.
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.”
Sim, pois o que foi visto, é que dependendo da dimensão do material poderá sim ter a proporcionalidade de sua variação em relação ao seu comprimento inicial, o experimento nos mostrou como isto é valido.
CALORÍMETRIA
PARTE I – DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE TÉRMICA DE UMA CALORÍMETRO
A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da conservação de energia:
Qcedido = Qrecebido
Qcedido pela água quente = Qabsorvido pelo calorímetro 
m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC)
C = m1c (T1 - Tf) / (Tf - TC)
C = 99,14x1(80-75,3) / 75,3-25,1
C = 465,96/50,2
C = 9,2820 cal/gºC
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 obtidos, calcule a capacidade térmica do calorímetro.
C = m1c (T1 - Tf) / (Tf - TC)
C = 99,14x1(80-75,3) / 75,3-25,1
C = 465,96/50,2
C = 9,2820 cal/gºC
 
PARTE II – DETERMINAÇÃO DO CALOR ESPECÍFICO DE LÍQUIDOS
A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da conservação de energia:
QCEDIDO = QRECEBIDO
QCEDIDO PELO ÓLEO QUENTE = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO
m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC)
c = C (Tf - TC) / m1 (T1 – Tf)
Onde:
C = capacidade térmica do calorímetro;
m1 = massa de óleo;
c = calor específico do óleo;
T1= temperatura do óleo quente;
Tf = temperatura final de equilíbrio sistema;
TC = temperatura no interior do calorímetro
1. Com os dados obtidos, calcule o calor específico do óleo. Compare o valor obtido com valores de calor específico de óleos vegetais encontrados na internet. Justifique eventuais diferenças
	componente
	cal/gºC
	óleo de oliva
	0,420
	óleo de soja
	0,400
	óleo diesel
	0,450
	óleo mineral
	0,400
c = C (Tf - TC) / m1 (T1 – Tf)
c = 9,2820(73,9 - 25,1) / 91,15(83,5 - 73,9)
c = 452,96/875,04
c = 0,5176 cal/gºC
Ao compararmos o valor obtido no experimento, com o valor obtido na internet, é perceptível uma certa diferença, onde o óleo que foi utilizado durante o experimento mostra que requer menos calor do que alguns tipos de óleo. A diferença também pode ser ocasionada pela temperatura ambiente e a forma de manejar os instrumentos, bem como a leitura dos valores, pois em instrumentos existe uma margem de erro.
CALOR ESPECÍFICO DOS SÓLIDOS
1. Complete a Tabela 1 abaixo com os dados obtidos no experimento.
	corpo de prova
	massa de água (m1) g
	massa corpo de prova (m2)g
	Temp. calorímetro+água T1(ºC)
	temp do corpo (T2) (ºC)
	temp. de equilíbrio (T3) (ºC)
	ferro
	98,74
	304,65
	25,5
	86,8
	39,1
	alumínio
	98,74
	105,22
	25,5
	90,5
	39,3
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.
Q = m*c* ∆T
304,65*c*(86,8-39,1) = 98,74*1*(39,1-25,5)
14.531,8c = 1.342,8
c = 1.342,8 / 14.531,8
c = 0,092 cal/gºC
105,22*c*(90,5-39,3) = 98,74*1*(39,3-25,5)
5.387,2c = 1362,6
c = 1.362,6/5.387,2 
c = 0,25 cal/gºC
3. Compare os valores de calor específico obtidos no experimento com os tabelados. Qual foi a porcentagem de erro? (𝑐𝐴𝑙𝑢𝑚í𝑛𝑖𝑜 = 0,22 𝑐𝑎𝑙 𝑔.℃ e 𝑐𝐹𝑒𝑟𝑟𝑜 = 0,11 𝑐𝑎𝑙 𝑔.℃ ).
	corpo de prova
	cal/gºC
	cal/gºC obtido
	% de erro
	ferro
	0,11
	0,092
	-18,2
	alumínio
	0,22
	0,25
	13,63
EQUAÇÃO TERMOMÉTRICA
1. Complete a Tabela 1 abaixo com os dados obtidos no experimento
	estado térmico
	temp. indicada no termômetro a álcool T (ºC
	da coluna líquida (h) em cm
	ponto do gelo
	0
	9,7
	ambiente
	27
	13,2
	ponto do vapor
	98
	23,5
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 obtido durante a realização do procedimento pode gerar uma diferença entre as marcas? Justifique.
O fator humano em medições pode interferir nas interpretações, induzindo ao erro, ainda temos que levar em consideração os fatores do ambiente como temperatura e também as aferições dos instrumentos.
3. Construa um gráfico da altura (h) em função da temperatura (°C) utilizando o teorema de Tales. Determine o coeficiente linear e angular da equação que
representa essa relação.
Cx linear = 9,7
Cx angular = 27-9,7/100-0 = 0,173
4. Ferva a água, sem atingir a ebulição, e insira o termoscópio na água. Marque e meça a altura da coluna. Utilize o valor de (h) na equação obtida anteriormente e encontre o valor da temperatura da água. Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura da água e compare os valores obtidos para a temperatura através da equação e através do termômetro. Caso exista diferença entre esses valores, identifique as possíveis fontes para essa discrepância.
Temperatura termômetro = 50º
Medida termoscópio = 17 cm
17-9,7/23,5-7 = 𝜃 - 0/ 98-0 
7,3*98 = 𝜃 * 14 
𝜃 = 715,4/14
𝜃 = 51,1ºC
Como pode ser visto a variação ficou 1,1ºC acima, mas pela equação, a leitura do termoscópio ficou próximo a leitura do termômetro, a pequena variação pode ter ocorrido pela leitura das medidas de forma incorreta (erro de paralaxe), fatores de temperatura ambiente ou até a precisão dos instrumentos.