Atividade A3 - Física - Dinâmica e Termodinâmica

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DILATÔMETRO 
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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
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) L0 (mm) ∆L (mm) T (°C) ∆T (°C) α (°C-¹) 
Cobre 25,2 500 0,615 98,9 73,7 1,669E-05 
Latão 25,2 500 0,690 98,9 73,7 1,872E-05 
Aço 25,2 500 0,395 98,9 73,7 1,072E-05 
Tabela 1 – Temperatura e dilatação dos corpos de prova com diferentes materiais 
 
 
∆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. 
 
Fonte: https://docente.ifrn.edu.br/edsonjose/disciplinas/fisica-ii-licenciatura-em-quimica-1/tabela-
coeficiente-de-dilatacao-linear-de-alguns-materiais/view 
 
R: Os valores obtidos foram um pouco diferentes, talvez por causa da baixa precisão dos métodos 
utilizados no experimento, porém podemos ver que estão próximos do real.
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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. 
Material T0 (°C) L0 (mm) ∆L (mm) T (°C) ∆T (°C) α (°C-¹) 
Cobre 25,2 300 0,365 98,9 73,7 1,651E-05 
Cobre 25,2 350 0,435 98,9 73,7 1,686E-05 
Cobre 25,2 400 0,490 98,9 73,7 1,662E-05 
Cobre 25,2 500 0,615 98,9 73,7 1,669E-05 
 
Tabela 2 – Temperatura e dilatação dos corpos de prova com diferentes comprimentos 
 
 
 
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. 
Material T0 (°C) L0 (mm) ∆L (mm) T (°C) ∆T (°C) α (°C-¹) tgΦ 
Cobre 25,2 300 0,365 98,9 73,7 1,651E-05 0,0049525 
Cobre 25,2 350 0,435 98,9 73,7 1,686E-05 0,0059023 
Cobre 25,2 400 0,490 98,9 73,7 1,662E-05 0,0066486 
Cobre 25,2 500 0,615 98,9 73,7 1,669E-05 0,0083446 
 
R: O coeficiente angular do gráfico, representa o aumento da dilatação do material, em função do 
seu comprimento. 
 
0,365
0,435
0,490
0,615
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 100 200 300 400 500 600
∆L
 (m
m
)
L0 (mm)
∆L (mm) X L0 (mm)
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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.” 
 
R: Sim, pois como podemos observar, quanto maior o comprimento inicial, maior foi a 
variação do comprimento. 
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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: 
QCEDIDO = QRECEBIDO 
 
QCEDIDO PELA ÁGUA QUENTE = QABSORVIDO PELO CALORÍMETRO 
 
m1c (T1 - Tf) = C (Tf - TC) 
C = m1c (T1 - Tf) / (Tf - TC) 
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 =
99,47.1. (81,0 − 74,4)
74,4 − 25,2
=
656,502
49,2
= 13,3435 𝑐𝑎𝑙/°𝐶
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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. 
R: O valor obtido no experimento está próximo do valor encontrado na internet, a diferença se 
dá, por motivos de precisão de ensaio, tipo de óleo ensaiado, etc.. 
𝑐 =
13,3435. (65,4 − 25,3)
90,65. (80,4 − 65,4)
=
535,0744
1359,75
= 0,393509 𝑐𝑎𝑙 𝑔⁄ °𝐶 
 
 
 
Fonte: https://www.materiais.gelsonluz.com/2018/09/calor-especifico-do-oleo.html 
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CALOR ESPECÍFICO DE CORPOS SÓLIDOS 
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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
1. Complete a Tabela 1 abaixo com os dados obtidos no experimento. 
 
Corpo de 
Prova 
Massa de 
água (m1) 
(g) 
Massa do 
Corpo de 
Prova (m2) 
(g) 
Temperatura 
calorímetro 
+ água 
(T1) (°C) 
Temperatura 
do corpo 
(T2) (°C) 
Temperatura 
de equilíbrio 
(T3) (°C) 
Ferro 94,77 286,17 25,6 87,6 39,3 
Alumínio 94,77 98,84 25,6 91,2 36,4 
 
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. 
R: Ferro 
286,9. 𝑐. (87,6 − 39,3) = 94,77.1(39,3 − 25,6) 
𝑐 =
(94,77.1(39,3 − 25,6)
286,9. (87,6 − 39,3)
=
1298,349
13857,27
= 0,09369 𝑐𝑎𝑙 𝑔⁄ °𝐶 
 
Alumínio 
98,84. 𝑐. (91,2 − 36,4) = 94,77.1(36,4 − 25,6) 
𝑐 =
94,77.1(36,4 − 25,6)
98,84. (91,2 − 36,4)
=
1023,516
5416,432
= 0,18896 𝑐𝑎𝑙 𝑔⁄ °𝐶 
 
3. Compare os valores de calor específico obtidos no experimento com os tabelados. Qual foi a 
porcentagem de erro? 
𝑐 í = 0,22 𝑐𝑎𝑙 𝑔⁄ °𝐶 𝑐 = 0,11 𝑐𝑎𝑙 𝑔⁄ °𝐶 
 
R: A porcetagem de erro para o Ferro foi de 14,83% 
A porcetagem de erro para o Alumínio foi de 14,11% 
 
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EQUAÇÃO TERMOMÉTRICA 
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AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS 
 
1. Complete a Tabela 1 abaixo com os dados obtidos no experimento. 
 
Estado Térmico 
Temperatura indicada 
no termômetro a 
álcool 
T (°C) 
Altura da Coluna 
líquida 
h (cm) 
Ponto de Gelo 0 9,6 
Ambiente 26,5 13,4 
Ponto do Vapor 100 24,2 
 
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 obtido durante a realização do procedimento pode gerar 
uma diferença entre as marcas? Justifique. 
R: As marcas obtidas no experimento, não coincidem com as de fábrica, a do ponto de gelo ficou 
bem próxima e da do ponto de vapor ficou um pouco mais distante. Acredito que essa diferença se 
dê por conta da pressão atmosférica, devido a altitude que foi realizado o ensaio (110,1m), o 
termoscópio é fabricado comas as marcações à altitude 0m.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. 
 
9,6
13,4
24,2
0
5
10
15
20
25
30
0 26,5 100
Al
tu
ra
 h
 (c
m
)
Temperatura T (°C)
Altura (cm) X Temperatura (°C)