Relatorio 7º Lei de resfriamento de Newton. (1)

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Universidade Federal do Acre – UFAC
Centro de Ciências Biológicas e da Natureza – CCBN
Curso de Licenciatura Plena em Física
Disciplina de Laboratório de Física Geral II
Experimento: Lei de resfriamento de Newton.
Relatório apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina de Laboratório de Física Geral I
I
, no curso de Licenciatura Plena em Física, na Universidade Federal do Acre.
Docente: Yanna Raquel Almeida da Costa
Discentes: Jonas Carlos da Silva Neto
Saymo Henrique Nascimento Garcia.
Ronaldo Wesllyn de Menezes Saldanha
Adenilson Avelino Franco
Rio Branco – AC
2016
Introdução
Em física, transferência, transmissão ou propagação de calor, algumas vezes citada como propagação ou transferência térmica, é a transição de energia térmica de uma massa (corpo) mais quente para uma massa mais fria. Em outras palavras, é a troca de energia calorífica entre dois sistemas de temperaturas diferentes. Uma das técnicas para a determinação do calor especifico de sólidos e líquidos dispensa o uso de calorímetro e utiliza a lei de resfriamento de Newton na análise de dados experimentais. 
Teoria experimental
Quando um corpo “mais quente” é colocado em contato com um corpo “mais frio”, ocorre um fluxo de calor do primeiro para o segundo, até que um estado estacionário é atingido, chamado de equilíbrio térmico. Em outras palavras, dois sistemas estão em equilíbrio térmico somente quando se encontram à mesma temperatura. Dois sistemas nos quais a temperatura seja homogênea em todos os seus pontos, supondo que a temperatura do primeiro sistema (água) seja T, e que a temperatura do segundo sistema (ambiente) seja Ta. Coloca-se os dois sistemas em contato, se T > Ta, então, haverá fluxo de calor da água para o ambiente.
A versão de transferência de calor da lei de Newton, indica que a taxa de perda de calor de um corpo é proporcional à diferença de temperaturas entre o corpo e o meio onde se encontra.
Resfriamento por convecção as vezes é chamado de "Lei de Resfriamento de Newton". Essa utilização é baseada em um trabalho de Isaac Newton publicado anonimamente como "Scala graduum Caloris. Calorum Descriptiones & signa." em Philosophical Transactions, 1701,
Nos casos onde o coeficiente de transferência de calor é independente ou relativamente independente, da diferença de temperatura entre o objeto e a vizinhança, a lei de Newton é seguida. Essa independência nem sempre é garantida. O coeficiente de transferência de calor é frequentemente relativamente independente da temperatura em resfriamentos puramente por condução, mas se torna uma função da temperatura em transferências clássicas e naturais de calor por convecção. Nesse caso, a Lei de Newton apenas aproxima o resultado quando as mudanças de temperatura são relativamente pequenas. O próprio Newton realizou esta limitação. A correção da Lei de Newton incluindo diferenças de temperaturas maiores foi feita em 1817 por Dulong e Petit[3] (Esses homens são mais conhecidos pela formulação da Lei Dulong–Petit incluindo a capacidade calorífica molar de um cristal).{\displaystyle {{\frac {dQ}{dt}}=h\cdot A\cdot (T(t)-T_{\text{env}})=h\cdot A\Delta T(t)\quad }}
Objetivo
Objetivo geral
Verificar a validade da lei de resfriamento de Newton.
Objetivos específicos
Determinar a constante do sistema; 
Elaborar gráfico em papel monolog.
Materiais utilizados
Uma folha de papel de monolog;
Um cronômetro;
Um aquecedor elétrico;
Um béquer de 1L;
Um termômetro. 
Dados e procedimentos experimentais
Mediu-se a temperatura ambiente. Em seguida aquece-se o termômetro de mercúrio com a ajuda de um aquecedor até aproximadamente 60°C. Logo após, com intervalos de tempo de um minuto anota-se os valores da temperatura do termômetro durante 20 minutos consecutivos até o termômetro ficar com temperatura próxima ao do ambiente. Assim, organiza-se a tabela 1, a partir das temperaturas obtidas.
Tabela 1 - Valores obtidos para a temperatura ao longo do tempo. 
Com temperatura ambiente = 21,5°C medida no termômetro de Mercúrio.
	t (min)
	0
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	T (ºC)
	50
	49,4
	48,7
	48,3
	48
	47,5
	47,2
	46,9
	46,6
	46,3
	46
	t (min)
	11
	12
	13
	14
	15
	16
	17
	18
	19
	20
	T (ºC)
	45,6
	45,3
	44,8
	44
	43,2
	42,5
	41,6
	40,8
	40
	39,4
	
Tabela 2 - 
Com temperatura ambiente = 21,5°C medida no termômetro de Mercúrio.
	t (min)
	0
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	
(ºC)
	27
	26,4
	25,7
	25,3
	25
	24,5
	24,2
	23,9
	23,6
	23,3
	23
	t (min)
	11
	12
	13
	14
	15
	16
	17
	18
	19
	20
	
(ºC)
	22,6
	22,3
	21,8
	21
	20,2
	19,5
	18,6
	17,8
	17
	16,4
Aplicando logaritmo neperiano nos dois membros da equação e provando que:
 
 (Aplicando ln dos dois lado da equação, obtemos): 
 (Resolvendo o ln da multiplicação do produto, obtemos):
 
Determinando o valor de τ:
 
 
Conclusão 
Com o experimento, podemos observar que há uma tendência natural dos corpos de prova, termômetro de mercúrio e cilindro de metal, de entrarem em equilíbrio com o ambiente, pois analisando os gráficos vê-se que a temperatura, a partir de um determinado tempo, se estabiliza. Isso ocorre devido às trocas de calor ocorridas entre os corpos de prova e o ambiente.
Referência Bibliográfica
Lei de resfriamento de newton.
 https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_do_resfriamento_de_Newton
Uso de papel monolog
http://www.fis.ita.br/labfis24/grafic/textos_graf/grafic_texto3.htm
Aplicação lei de resfriamento de Newton
http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20011/Adriano/intro.html