Atividade Pratica de Física Termodinâmica e Ondas

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Atividade Pratica de Física Termodinâmica e 
Ondas 
 
 
Aluno: Jaime Ferreira do Nascimento 
RU: 1231330 
 
 
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 
(N) 
Densidad
e (g/mL) 
Empuxo 
exercido 
pelo óleo 
de oliva 
(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 = ∆Vfluido 
Vgelo = 245-228 
Vgelo = 17 mL 
 
 
 
 
 
 
 
Densidade de um líquido: 
 
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 
 
m = d*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 (df) > 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 
exercermos 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 dígito 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 1062 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 
 
 
4) Seus resultados corroboraram o que você havia previsto? 
Resposta: Sim, posso constatar que o volume diminui com o 
aumento da 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 balão para testar sua previsão. Arraste a alavanca 
do controlador de pressão para baixo até que o dígito das dezenas fique 
azul; segure a alavanca 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 específico (J/[g.°C]) 0,8 0,44 
 
1) Determine a variação de temperatura da água (∆Tágua). 
Resposta: 
 
∆Tágua =Tfinal - Tinicial 
∆Tágua = 27,38 - 25 
∆Tágua =2,38 °C 
 
2) Calcule o calor (Q) adquirido pela água utilizando a seguinte equação: 
Qágua = mágua ⋅ ∆Tágua ⋅ 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 (∆TAl): 
Resposta: 
 
∆TAl =Tfinal - Tinicial 
∆TAl = |27,38 – 200| 
∆TAl = 172,62 °C 
 
 
 
 
 
 
 
 
4) O calor específico é uma maneira numérica de expressar a quantidade de 
calor necessário para aquecer uma substância por 1 °C. O calor 
necessário para aquecer uma substância 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 específico na sua discussão. 
Resposta: 
Como o aço tem calor específico menor que o alumínio, ele 
deve ficar em equilíbrio térmico com a temperatura ambiente 
primeiro que o alumínio. 
 O alumínio tem um calor específico de 0,22 cal/g°c enquanto 
que o aço tem calor específico de 0,11 cal/g°c, ou seja o alumínio 
precisa do dobro de 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 específico, podemos dizer 
que a panela de 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 agua, 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 
específico da agua 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 agua. 
 
 
 Imagem 1 
 
Lab23 – Mudanças de estado físico: 
 
Objetivo 
Estudar as mudanças do estado físico da água: do estado sólido ao estado 
líquido e ao estado gasoso. 
 
1) Faça o gráfico da temperaturada água em função do tempo. Use os 
dados do link em 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 água e gelo daquela em que havia apenas água 
líquida. Também identifique o momento em que o aquecedor foi ligado e o 
momento em que a água começou a passar do estado líquido para o 
estado gasoso. Lembre-se de usar uma 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 o gelo derreta. 
 
3) O que aconteceu 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 se tornou agua, o 
sistema pode pode voltar a aquecer transformando o calor em 
temperatura. 
 
5) O aquecedor continuou ligado após a 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 diretamente 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.