LABORATORIO DE FISICA Lei de Newton para Resfriamento

Prévia do material em texto

LEI DE newton para resfriamento
Ingrid Alves
Juliana Soares
Rinara Gregório
Viviane de Oliveira
Professor/Instrutor: Anderson
Coronel Fabriciano 
21 de Abril 2017
	
Centro Universitário do Leste de Minas Gerais
	Projeto Integrador – 1º período:
Escola Politécnica
	
INTRODUÇÃO
A Lei de Newton para o Resfriamento diz que a taxa de resfriamento ou aquecimento de um corpo é aproximadamente proporcional à diferença de temperatura entre o corpo e sua vizinhança, que possui temperatura constante. Dessa forma, realizou-se um experimento de aquecimento e resfriamento da água para determinar o valor da constante K para o resfriamento da água, através da seguinte equação:
T(t) = (T
0
 – T
A
). 
e
-k.t
 + T
A
 
Analisou- se também, o resfriamento de um termômetro no ar e na água, comparando assim, esses dois tipos de resfriamentos.
 OBJETIVO
Determinar o valor da constante K para o resfriamento da água;
Analisar o resfriamento de um termômetro no ar e na água.
MATERAIS 
Termômetro
Béquer;
Água;
Cronômetro;
Aquecedor;
PROCEDIMENTO 
A forma de proceder é simples: 
Mediu-se a temperatura ambiente;
Aqueceu-se a água e mediu-se o tempo e a temperatura de seu resfriamento, anotando-se os valores;
Esboçou-se o gráfico Temperatura x tempo e verificou-se se ele obedece a Lei de Newton para o resfriamento;
 Considerando-se o tempo de 5 minutos, calculou-se a constante K;
Logo após, calculou-se o tempo necessário para que a temperatura da água esteja 4ºC acima da temperatura ambiente;
Depois, aqueceu-se o termômetro e deixou-o resfriar no ar, observou-se a variação de temperatura à medida que o tempo passou, anotando-se os valores para o tempo e temperatura;
 Aqueceu-se o termômetro novamente e colocou-o para resfriar na água à temperatura ambiente, observou-se o resfriamento e anotou-se os valores para o tempo e temperatura;
Compararam-se os dois tipos de resfriamento;
Representou-se em um gráfico o decaimento da temperatura do termômetro no ar e na água em função do tempo.
CÁLCULO / RESULTADOS E DISCURSÃO
Os resultados obtidos foram por meio dos seguintes cálculos:
Temperatura ambiente: TA = 24ºC
Tempo e temperatura do resfriamento da água:
	Tempo (min)
	T medida (ºC)
	0
	T0 = 85ºC
	0,5
	82ºC
	1
	79ºC
	2
	74ºC
	5
	64ºC
	10
	51ºC
	20
	40ºC
Gráfico: 
Temperatura x tempo:
Cálculo da constante K:
t = 5 min T0 = 85ºC TA = 24ºC T = 64ºC
T(t) = TA + ∆T0 . e-k.t ln e-k . 5 = ln 0,65
 64 = 24 + (85 – 24) . e-k . 5 - 5K = - 0,43
64 = 24 + 61 . e-k . 5 K = -0,43/-5
61 e-k . 5 = 64 – 24 K = 0,08 min-1
e-k . 5 = 40/61
e-k . 5 = 0,65
Cálculo do tempo necessário para que a temperatura da água esteja 4ºC acima da temperatura ambiente:
T(t) = TA + ∆T0 . e-k.t ln e-0,08 . t = ln 0,06
28 = 24 + (85 – 24) . e-0,08 . t - 0,08 t = - 2,81
28 = 24 + 61 e-0,08 . t t = -2,81/-0,08
61 e-0,08 . t = 28 – 24 t = 35,12 min
e-0,08 . t = 4/61
Tempo e temperatura do termômetro resfriado no ar: 
	Tempo (min)
	T medida (ºC)
	0
	85ºC
	0,5
	49ºC
	1
	39ºC
	1,5
	34ºC
	2
	30ºC
Gráfico:
Temperatura x tempo:
Tempo e temperatura do termômetro resfriado na água:
	Tempo (min)
	T medida (ºC)
	0
	85ºC
	0,1
	37ºC
	0,2
	26ºC
	0,3
	23ºC
	0,4
	22ºC
Gráfico:
Temperatura x tempo:
CONCLUSÃO
De acordo com os resultados dos experimentos foi possível observar no gráfico de tempo e temperatura do resfriamento da água que a temperatura vai gradativamente aproximando-se da temperatura ambiente e esta diferença vai tornando-se cada vez menor até que num determinado tempo ela fica desprezível e podemos dizer que os corpos estão em equilíbrio térmico, obedecendo assim a Lei de Newton para o resfriamento. Observou-se também, as diferenças dos dois tipos de resfriamento realizados no termômetro: o resfriamento no ar, que é um bom isolante térmico, é mais lento do que na água, pois a condutividade térmica da água é maior que a do ar. Outra característica importante é a mobilidade do meio externo em relação ao objeto, no caso o termômetro, quanto maior for essa mobilidade, mais rápidas se darão as trocas térmicas entre o objeto e o meio em contato com o mesmo.