Atividade Pratica de Física Termodinâmica e Ondas - Copia

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Atividade Prática de Física Termodinâmica e Ondas 
 
Aluno: Fillipe Martins Costa 
RU: 4062662 
 
 
Lab20 – Densidade e Flutuabilidade 
 
Objetivo: Aprender a distinguir quando um objeto irá boiar ou afundar. 
 
Tabela de dados 1 
 
 
 
 
Amostra 
 
Massa 
da 
amostra 
(kg) 
 
Volume 
do 
fluido 
virtual 
(mL) 
Volume 
do 
fluido 
virtual + 
amostra 
(mL) 
 
Volume 
da 
amostra 
(mL) 
 
Peso 
do 
sólido 
(mL) 
 
 
Densidade 
(g/mL) 
Empuxo 
exercido 
pelo 
óleo de 
Olivia 
(azeite) 
(N) 
Gelo 15,7*10^-3 228 245 17 0,15 0,92 0,14 
Alumínio 38,3*10^-3 228 242 14 0,38 2,74 0,12 
Madeira 
(Pinheiro) 
10,4*10^-3 228 244 16 0,101 0,65 0,105 
 
 
1- A partir de suas medições, como determinar o volume da bola de gelo? 
 
Resposta: Um corpo mergulhado em um fluido, desloca uma quantidade 
de fluido igual ao seu próprio volume, então, temos que 
 
Vgelo = AV fluido 
 
Vgelo = 245 – 228 
 
Vgelo = 17 mL 
 
 
 
Densidade de um liquido: 
 
 
Tabela de dados 2 
 
 
Amostra 
 
Volume da 
amostra 
(mL) 
 
Massa do 
béquer 
vazio (g|) 
 
Massa do 
béquer + 
amostra 
(g) 
 
Massa da 
amostra 
(g) 
 
Densidade 
(g/mL) 
Etanol 230 101,3 230,4 131 0,6 
Água 228 101,3 329,4 228,1 1 
Azeite 228 101,3 305 203,7 0,9 
 
 
1- De que maneira podemos determinar a massa do etanol e do béquer? 
 
Resposta: Se possível utilizamos uma balança, mas também podemos 
recorrer a seguinte formula matemática. 
 
d= m/V 
m= d*V 
 
2- O que determina se um objeto flutua ou afunda: o peso ou a densidade 
do objeto? Explique. 
 
Resposta: Podemos afirmar que a densidade (d) do material determina 
se o mesmo afunda ou flutua em um fluido, veja que 
 
d= m/V 
 
Sabemos que o empuxo (E) é a força que se opõe a força peso (Fp) do 
objeto 
 
E= Fp 
 
Mf*g = m*g, substituindo m, temos 
 
Df*V*g = d*V*g 
É possível cancelar o volume (V) e a aceleração da gravidade (g), logo.. 
 
Df = d 
 
 
Logo quando a densidade do fluido (d) > densidade do objeto (d), então o 
objeto flutua, e quando Df < d o objeto afunda, ainda temos Df = d, neste 
caso o objeto se mantém estático na posição onde foi abandonado. 
 
 
3- Qual sólido vai flutuar no azeite? Explique. 
 
Resposta: O pinheiro flutua no azeite, porque sua densidade é menor que 
a densidade do azeite. 
 
Lab21 – Pressão e volume de gases: 
 
Objetivo: 
Descobrir como o volume de um balão, preenchido com gás, é afetado ao 
exercemos diferentes pressões sobre ele. 
 
1- Você irá aumentar a pressão do balão. O que você imagina que 
acontecerá com o volume do balão? 
 
Resposta: O volume irá diminuir 
 
2- Observe a pressão e o volume inicial do gás e anote-os na tabela abaixo. 
Agora clique no número 1 da janela de pressão (Pressure). O digito deve 
ficar verde, Digite ‘’2’’ para alterar a pressão para 200 kPa. Anote a 
pressão e o novo volume na tabela. Repita esse passo, agora 
aumentando pressão para 300 kPa. Continue aumentando a pressão de 
100 em 100 kPa até atingir a pressão de 700 kPa, sempre preenchendo 
a tabela. 
 
 
Tabela de dados 3 
 
Pressão 
(KPa) 
Volume 
(cm^3) 
100 7436 
200 3718 
300 2478 
400 1859 
500 1487 
600 1239 
700 1061 
 
 
 
3- Faça um gráfico utilizando os dados da tabela 3. Identifique o eixo 
horizontal com Pressão (kPa) e o eixo vertical com volume (cm3). 
 
 
Gráfico 1 
 
 
0
1
2
3
4
5
6
7
1 2 3 4 5 6 7 8
V
O
LU
M
E 
(C
M
^3
) 
(*
1
0
0
0
)
(*100) PRESSÃO (KPA)
Coluna1
4- Seus resultados corroboraram o que havia previsto? 
 
Resposta: Sim, posso constatar que o volume diminui com o aumento de 
pressão a uma temperatura constante. 
 
5- A relação entre pressão e volume é linear ou não linear? 
 
Resposta: É uma relação Não Linear 
 
6- O que aconteceria com o volume de um gás se diminuíssemos a pressão? 
 
Resposta: O volume aumentaria. 
 
7- Diminua a pressão do bolão para testar sua previsão. Arraste a alavanca 
do controlador de pressão para baixo até que o digito das dezenas fique 
azul; segura a alavancagem nessa posição. Isso vai diminuir a pressão. 
O que acontece com o volume do balão? Qual a relação entre volume e 
pressão? 
 
Resposta: O volume aumenta, o volume é inversamente proporcional a 
pressão. 
 
 
 
Lab22 – Calor específico de metais: 
 
Objetivo: 
 
Comparar o calor específico da água com o de alguns metais comuns e 
tirar conclusões relacionadas à aplicação dessas propriedades. 
 
Tabela 4 
 
 Alumínio Aço 
Massa de metal (g) 7,35 23,34 
Volume de água (mL) 100 100 
Massa de água (g) 99,8 99,8 
Temperatura inicial da água (°C) 25 25 
Temperatura inicial do metal (°C) 200 200 
Temperatura máxima da água + amostra (°C) 27,38 29,2 
Calor especifico (J/[g.°C]) 0,8 0,44 
 
 
1- Determine a variação de temperatura da água (ATágua) 
 
ATágua = Tfinal – Tinicial 
ATágua = 27,38 – 25 
ATágua = 2,38 °C 
 
2- Calcule o calor (Q) adquirido pela água utilizando a seguinte equação: 
 
Qagua = Mágua * ATágua * Cágua, dado = Cágua = 4,184 J/(g °C) 
Qágua = 99,8*2,38*4,184 
Qágua = 993,8 J 
 
3- Determine a variação de temperatura do alumínio (ATAl): 
 
Resposta: 
 
ATal = Tfianl – Tinicial 
ATal = |27,38 – 200| 
ATAl = 172,62 °C 
4- O calor especifico é uma maneira numérica de expressar a quantidade de 
calor necessário para uma substância por 1 °C. O calor necessário para 
aquecer uma sustância com calor específico baixo é menor do que o calor 
necessário para aquecer uma substância com calor específico alto. 
Descreva o que aconteceria com a temperatura de uma lata de aço e de 
uma lata de alumínio ao retirá-las do congelador, inclua o conceito de calor 
especifico da sua discussão. 
 
Resposta: Como o aço tem calor especifico menor que o alumínio, ele 
deve ficar em equilíbrio térmico com temperatura ambiente primeiro que 
o alumínio. 
 O alumínio tem calor específico de 0,22 cal/g °C, enquanto que o 
aço tem o calor específico de 0,11 cal/g °C, ou seja o alumínio precisa do 
dobro da energia para alterar sua temperatura em 1 grau, o que garante 
que levará mais tempo até atingir o equilíbrio térmico em relação ao aço. 
 
5- Muitas panelas são feitas de aço ou alumínio. Discuta qual tipo de panela 
seria melhor. 
 
Resposta: Considerando apenas o calor especifico, podemos dizer que a 
panela do alumínio é melhor, porque seu calor específico é maior, fazendo 
com que ela mantenha a temperatura dos alimentos por mais tempo que 
a panela de aço. 
 
6- A mesma quantidade de calor é aplicada à determinada massa de água e 
à mesma massa total de água e aço. Qual amostra atingirá uma 
temperatura mais alta? Explique, 
 
Resposta: A amostra que tem aço atingirá a maior temperatura, porque o 
aço aquece mais facilmente que a água, logo, quanto mais aço na mistura, 
mais a temperatura aumentará, visto que Caço < Cágua. 
7- Desenhe e execute um experimento para testar sua hipótese. Resuma 
seu experimento e informe seus resultados, observe também o 
resfriamento da água pura e da amostra de água com aço. Descreva as 
diferenças no resfriamento dessas duas amostras. 
 
Resposta: A amostra pura (A), aquece menos, porque o calor especifico 
da água é alto, necessitando de mais energia para obter a mesma 
temperatura da outra amostra (B) que contém aço. 
No resfriamento a amostra com aço resfria mais rapidamente, visto que o 
aço baixa sua temperatura com maior facilidade que a água. 
 
 
 
 
 
 
Lab23 – Mudança de estado físico: 
 
Objetivo 
Estudar as mudanças do estado físico da água: do estado sólido ao estado 
liquido e ao estado gasoso. 
 
 A 
 B 
1- Faça o gráfico da temperatura da água em função do tempo. Use os 
dados do Link em seu seu Lab book. Não é preciso utilizar todos os 
pontos, escolha alguns pontos críticos do gráfico. Identifique os eixos e o 
momento em que o gelo foi adicionado, separando a parte em que a 
mistura era composta por águae gelo daquela em que havia apenas água 
liquida. Também identifique o momento em que o aquecedor foi ligado e 
o momento em que água começou a passar do estado liquido para o 
estado gasoso, lembre-se de usar escala adequada. 
 
 
Gráfico 2 
 
 
 
 
2- Quais estados físicos existem dentro do calorímetro a 0 °C? 
 
Resposta: Liquido e sólido, sendo cada vez menos sólido, até que todo 
gelo derreta. 
 
3- O que acontece com a temperatura enquanto ainda havia gelo na água? 
Por quê? 
Resposta: A temperatura se manteve fixa em 0 °C, isto ocorre porque está 
havendo uma transição de estado sólido para liquido do gelo; 
 
4- O que aconteceu com a temperatura depois que o gelo derreteu? Por 
quê? 
 
Resposta: Após o gelo derreter, a temperatura voltou a aumentar. Isto 
ocorreu porque uma vez que todo o gelo tornou água, o sistema pode 
voltar a aquecer transformando o calor em temperatura. 
 
5- O aquecedor continuou ligado após água atingir seu ponto de 
evaporação. O que aconteceu com a temperatura da água nesse 
momento? 
 
Resposta: A temperatura se manteve constante em 100 °C, mostrando 
que estava acontecendo uma mudança de estado do liquido para o 
gasoso. 
 
6- A pressão típica, normal, do ar no nível do mar é de 760 Torr. Essa pressão 
pode variar +/- 15 Torr dependendo do clima. Por exemplo a pressão 
diminui em meio a uma tempestade e aumenta quando o clima está bom, 
com o céu limpo. O ponto de evaporação da água com pressão normal é 
de 100 °C. A partir de suas observações sobre o ponto de evaporação e 
a pressão do ar, o que você conclui? 
 
Resposta: A temperatura é diferente proporcional a pressão, em altitudes 
maiores a pressão é menor, logo a temperatura de ebulição também é 
menor. 
 
 
7- Qual mudança de estado físico necessitou de mais energia? Explique. 
 
Resposta: Sabemos que a passagem do estado liquido para gasoso, 
necessita demais energia.