Relatório Experimento Lei de Resfriamento de Newton

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INTRODUÇÃO
A Lei do Resfriamento de Newton expressa a perda de calor de um corpo é proporcional a diferença de temperatura entre o corpo e sua vizinhança. O coeficiente de transferência de calor entre o corpo e diferença de temperatura é uma constante. Na transferência de calor por convecção ocorre uma série de processos físicos tornam o coeficiente de transferência de calor eficaz quando for diferente da temperatura. Para a transferência de calor por radiação térmica, a Lei de resfriamento de Newton não é verdadeira. 
Para Newton chegar à conclusão que o corpo vai mudando de temperatura de acordo com a variação do tempo, levou um bom período, porque ainda havia uma confusão entre a diferença entre calor e temperatura.
 Para um sólido em contato térmico com um fluido, a taxa de resfriamento é dada pela equação 01:
 (01)
Em que T é a diferença entre a temperatura da superfície do sólido e do fluido. A constante K depende de fatores como, a forma da superfície, o fluido ser líquido ou gás, da densidade, calor específico e condutividade térmica do fluido, entre outros.
Sendo T a diferença de temperatura entre o objeto e a vizinhança no instante inicial t = 0, mostra que, após um tempo t, a diferença de temperatura T entre eles é (equação 02):
 (02)
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.
Linearizando a equação 2, temos
Logo, para uma regressão linear, , e .
d Q d t = h ⋅ A ⋅ ( T ( t ) − T env ) = h ⋅ A ⋅ Δ T ( t ) {\displaystyle {{\frac {dQ}{dt}}=h\cdot A\cdot (T(t)-T_{\text{env}})=h\cdot A\cdot \Delta T(t)\quad }} 
2. OBJETIVOS
Averiguar que o comportamento de uma substância em contato térmico, obedecendo à lei de resfriamento de Newton.
3. METODOLOGIA
3.1 Materiais 
Termômetro (digital e de mercúrio)
Manta térmica
Cronômetro de celular
“Balão”
3.2 Métodos
 Para a realização do experimento fomos para o laboratório de física, e com o auxilio de matérias disponíveis e necessários para a realização do experimento deu-se o início. Primeiramente, dividimos o grupo para que cada uma das pessoas envolvidas ficasse responsável pela realização e descrição das atividades desenvolvidas durante o procedimento, com o auxílio de um termômetro digital mediu-se a temperatura ambiente.
 Em seguida, escolhemos o intervalo de tempo para medir a temperatura, colocamos o balão com água, com mais da metade de água, levamos até a manta térmica para que a água aquecesse, o termômetro de mercúrio foi colocado dentro do recipiente com água e esperamos chegar a uma temperatura de 80◦C. Após isso com o auxílio de um cronômetro de celular, marcamos de 30 em 30 segundo a temperatura até igualar a temperatura ambiente, obtendo assim seis amostras. 
4. RESULTADOS DAS MEDIDAS
De acordo com a lei de resfriamento de Newton a taxa de perda de calor de um corpo é proporcional à diferença de temperatura entre o corpo e a vizinhança enquanto estiver sob efeito de uma brisa, em outras palavras, 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 estável é atingido, chamado de equilíbrio térmico. Na tabela (tabela 1) abaixo pode se observar os resultados obtidos na realização do experimento, quando a temperatura do ambiente (Ta) estava 27 °C.
Tabela 1. Dados obtidos no experimento da lei de resfriamento de Newton.
	 Temperatura (°C)
	 80°
	53°
	41°
	34,5°
	30,5°
	28°
	
	Tempo (s)
	0
	30
	60
	90
	120
	150
	
 Com os resultados adquiridos pode se observar o decaimento da temperatura em função do tempo e que há uma tendência natural dos corpos de prova (objetos), 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 entre os corpos de prova no caso o termômetro, e o ambiente. 
Fazendo a equação do gráfico do experimento (equação 02) que foi uma função exponencial e precisávamos fazer a regressão linear, então tivemos que transformar a primeira equação em uma equação de 1º grau que pode ser observado essa transformação no gráfico 1 para o gráfico 2. 
 GRÁFICO 1. Relação da temperatura em função do tempo 
 GRÁFICO 2. Relação da temperatura em função do tempo 
Com a análise de regressão obtemos a constante de resfriamento do termômetro . Portanto, a estimativa da precisão foi de 6,9%. 
5. Conclusão 
O coeficiente de determinação r2 mostra que os dados estão muito bem correlacionados. A metodologia adotada permitiu a obtenção da constante de resfriamento com uma precisão satisfatória de 6,9 %. Porém com a metodologia adotada e as condições que estavam sujeitas como: a transferência de calor entre o termômetro e o pesquisador pode ter influenciado na precisão dos dados .
6. Bibliografia 
CEFET-RS. Centro Federal de Educação Tecnológica de Pelotas. Disponível em: http://www.cefetrs.tche.br/~denise. Acesso em: 27 setembro. 2017.
Lei do resfriamento de Newton. In: Wikipédia: a enciclopédia livre. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_do_resfriamento_de_Newton. Acesso em: 27 setembro. 2017.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ - UFOPA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA EDUCAÇÃO - ICED
PROGRAMA DE CIENCIAS EXATAS - PCEX
LINCENCIATURA INTEGRADA EM MATEMATICA E FÍSICA – 2016
 METODOLOGIA DE LABORATÓRIO DE FÍSICA 
LEI DE RESFRIAMENTO DE NEWTON
Andreza Sousa Araújo
Karen Laísa Pedroso
Jaqueline Ferreira
Fabiana Vasconcelos
Orientador: Profº. Dr. Carlos José Freire Machado
Santarém- 2017