Relatório de Física Termodinamica

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Universidade Estácio de Sá
Campus: Nova Friburgo
Campus: Nova Friburgo
TURMA: 3026
RELATORIO DE FISICA EXPERIMEMTAL II
EXPERIMENTO 06 – RESFRIAMENTO DE NEWTON
 Luan Souza Daudt 201503388999
 		Paulo Lucas da Silva Mineiro 201301472379
 		Luiz Felipe da Silva 201602094462
 Sávio Arduine de Azevedo 201601153007
 		Carlos Roberto Raposo 201602371271
Nova Friburgo, 18 de maio de 2016
Objetivo do experimento:
O experimento tem como objetivo determinar a constante de resfriamento da água e verificar a relação entre a massa de água e o tempo de resfriamento da água.
1 - INTRODUÇAO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:
	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 (agua) 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.
	Quando a diferença de temperaturas (T – Ta) não é muito grande, uma quantidade de calor dQ é transferida da água para o ambiente, durante um intervalo de tempo dt, de modo que a taxa de transferência de calor ou corrente de calor H é proporcional à diferença de temperaturas, isto é,
(1) - em que α é uma constante que depende da condutividade térmica entre os sistemas e A é a área de contato. A água, de massa m e calor específico c, transfere para o ambiente, durante esse intervalo de tempo, a quantidade infinitesimal de calor dQ = - m c dT, (2) em que dT corresponde à variação de temperatura, devido ao resfriamento da água. Então, pode-se escrever:
(3) - em que k é uma constante característica dos sistemas.
Supondo que a água esteja à temperatura To no instante inicial to, e à temperatura T no instante t > to, integra-se a equação diferencial
Obtendo-se a relação:
(4) - conhecida como “Lei de Resfriamento de Newton”.
Em termos da diferença de temperatura entre a substância e o ambiente, ∆T = T - Ta, podemos reescrever a equação (4) na forma:
(5) - em que ∆To = To - Ta é a diferença de temperatura no instante inicial to = 0.
2 – MATERIAIS NECESSÁRIOS:
Becker;
Ebolidor de Alumínio de 1000 Watts;
Cronômetro;
Termômetro graduado até 100°C.
 
3 – DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO:
Uma certa quantidade de água foi aquecida em um Becker através de um Ebolidor de Alumínio de 1000 Watts até ferver, então foi escolhida uma temperatura desejada para começar o experimento e marca-la, com o auxílio de um termômetro graduado de 100ºC. Com o auxílio de um cronômetro, de 30 em 30 segundos marcou-se a temperatura da água e por fim o experimento foi finalizado quando houve uma queda de temperatura constante de temperatura. Essa prática foi realizada 3 vezes com massas de água diferentes.
4 – RESULTADOS OBTIDOS:
4.1 TABELA DE CÁLCULOS:
Através da fórmula de recorrência k = LN (T –Tf) e auxilio do Excel, pode-se obter os seguintes valores para K: 			 (T0-Tf)
 -t
	Tempo Inicial 
	T Inicial 1
	T inicial 2
	T inicial 3
	T ambiente
	K1
	k2
	k3
	0
	70
	60
	60
	22
	-
	-
	-
	30
	68
	59,5
	59,5
	22
	0,001418654
	0,000441508
	0,000441508
	60
	66
	58,5
	59
	22
	0,00145019
	0,000671232
	0,000444471
	90
	65
	58
	58,5
	22
	0,001222232
	0,000600747
	0,000447488
	120
	64
	57,5
	58
	22
	0,001112762
	0,000567112
	0,00045056
	150
	63
	57
	57,5
	22
	0,00105086
	0,000548254
	0,00045369
	180
	61
	 
	 
	22
	0,001153552
	 
	 
	210
	60,5
	 
	 
	22
	0,001050204
	 
	 
	240
	59,5
	 
	 
	22
	0,001028584
	 
	 
	270
	58,5
	 
	 
	22
	0,001014403
	 
	 
	300
	57,5
	 
	 
	22
	0,001005561
	 
	 
	330
	56,5
	 
	 
	22
	0,001000732
	 
	 
	360
	55,5
	 
	 
	22
	0,000999043
	 
	 
	390
	55
	 
	 
	22
	0,000960752
	 
	 
	420
	54,5
	 
	 
	22
	0,000928478
	 
	 
	450
	54
	 
	 
	22
	0,000901034
	 
	 
	
	MASSA 1 
	MASSA 2 
	MASSA 3
	
	
	
	
	
	188,34
	259,81
	341,62
	
	
	
	
4.2 GRÁFICOS
5 – CONCLUSÕES 
Conclusão de Carlos Roberto de Macedo Sanches Raposo – Matrícula: 201602371271:
A partir da prática no laboratório e dos cálculos realizados pude concluir que existe uma troca de calor do corpo mais quente para o corpo mais frio até que os dois entrem em equilíbrio térmico após um certo tempo.
Conclusão de Paulo Lucas da Silva Mineiro – Matrícula: 201301472379:
 	A partir dos resultados obtidos pode-se observar que há uma tendência natural dos corpos de prova, de entrarem em equilíbrio com o ambiente, pois analisando os GRAFICOS 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. Assim, portanto o coeficiente de resfriamento de um fluido é uma constante que varia de acordo com a temperatura inicial e a temperatura ambiente na qual se deseja que o sistema entre em equilíbrio (Observado nos diferentes valores de K da TABELA).  Através das medidas de temperatura expostas na TABELA, pôde-se observar durante o experimento que o equilíbrio térmico é alcançado quando a diferença entre a temperatura do corpo analisado e a temperatura ambiente vai se tornando cada vez menor, até que se torne desprezível. Isso fica claro nas temperaturas de tempos mais elevados e no GRAFICO 3, onde a diferença de temperatura é basicamente constante. Finalmente, pode-se verificar comparando as três temperaturas medidas, a influência da massa do corpo na rapidez de resfriamento. Neste caso têm-se quantidades diferentes de um mesmo líquido sendo resfriado em recipientes iguais e percebe-se através da TABELA que quanto maior o volume envolvido, menor será a rapidez de resfriamento, uma vez que as medidas de temperatura da tabela 1 começam a cair em 2 graus enquanto as medidas 2 e 3 já começam seu resfriamento praticamente constante.
Conclusão de Luiz Felipe da Silva – Matrícula: 201602094462
 	Através do experimento realizado, temos a capacidade de analisar a Lei de resfriamento de newton.
 	Podemos observar na tabela indicada acima o resfriamento da água, sendo transferida por calor, através de condução. Se analisarmos cada "K" calculado, concluímos que a água mais densa, no caso a fria, desce e a quente sobe, se repetindo inúmeras vezes, até que haja um equilíbrio térmico com o ar. Assim, olhando os gráficos I, II e III consequentemente, reparamos que quanto maior o tempo e menor a temperatura, menor é a constante de resfriamento.
 	Ao colocar água quente no béquer e deixa-lo destampado, a mesmo em contato com o ar começa a perder calor, em sequencias de decadência em 0,5 em 0,5°C a cada 30, 40 segundos observado na tabela I acima.
Conclusão de Luan Souza Daudt – Matrícula: 201503388999
Em virtude do experimento realizado, foi imprescindível observar um pouco mais sobre a Lei de resfriamento de Newton. Podemos observar que há uma tendência natural dos corpos entrarem em equilíbrio com o ambiente, pois a partir de um certo momento, a temperatura se estabiliza. Isso ocorre devido às trocas de calor ocorridas entre os corpos e o ambiente. Através da fórmula k = LN (T –Tf), foi possível constatar uma relação entre o coeficiente de resfriamento de um fluido, a temperatura inicial e a temperatura do meio em que foi realizada a experiência. O coeficiente de resfriamento é uma constante que sofre variação de acordo com a temperaturaambiente e a temperatura inicial, fazendo com que o sistema entre em equilíbrio. Ao analisar a TABELA I percebemos que a temperatura irá cair em uma variação de 2° C e nas medidas 2 e 3 essa variação é mínima podendo ser considerada constante. Isso ocorreu por que ao ser realizado o experimento, a primeira medida possuía um volume de água menor dos que as outras medidas (visto que ao acabar o experimento, era colocada um novo de volume de água quente sobre à agua em temperatura ambiente). Com isso é possível concluir que quanto maior for o volume do fluído envolvido no experimento, menor irá ser a sua capacidade de resfriamento. Por fim, ao averiguar os GRÁFICOS I, II e II, notamos uma relação inversa entre a temperatura, o tempo e a constante de resfriamento, visto que, quanto maior for o tempo e menor for a temperatura a constante de resfriamento será menor.
Conclusão de Sávio Arduine de Azevedo Canto -Matricula :201601153007
 	De acordo com experimento realizado em laboratórios, gráficos realizados e cálculos feitos, podemos analisar com bastante clareza a umas das leis de Newton, a lei de resfriamento. Podemos concluir que isso tudo ocorre de acordo com a troca de calor ocorrida entre o corpo de prova e o ambiente do qual fizemos a experiência. De acordo com dados da tabela, podemos observar que o equilíbrio térmico começa a acontecer quando as temperaturas tanto do corpo quanto do ambiente vão se tornando cada vez menor, até se tornar desprezível. Assim observando os 3 gráficos explícitos acima podemos concluir que a constante de resfriamento é menor quando o tempo é maior e a temperatura diminui.
6 – BIBLIOGRAFIA:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_do_Resfriamento_de_Newton
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfPS8AE/artigo-lei-resfriamento-newton
http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20011/Adriano/intro.html