Relatório - Propagação de Calor

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Data : 07/05/2014
Experiência : Propagação de Calor
Campus : Santa Cruz
Disciplina : Física experimental II
Turma : 3071
Introdução 
A pratica realizada no laboratório mostrou conceitos de calor, temperatura e transferência de calor. Os três mecanismos de transferência de calor são a condução, a convecção e a radiação. A condução ocorre no interior de um corpo ou entre dois corpos em contato. A convecção depende do movimento da massa de uma região para outra. A radiação é a transferência de calor que ocorre pela radiação eletromagnética, tal como a luz solar, sem que seja necessária a presença de matéria no espaço entre os corpos.
Condução : Em nível atômico, verificamos que os átomos de uma região quente possuem em média uma energia cinética maior do que a energia cinética dos átomos de uma região vizinha próxima. Eles fornecem uma parte do excesso de energia mediante colisões com os átomos vizinhos. Estes vizinhos colidem com outros vizinhos, e assim por diante ao longo do material. Os próprios átomos não se deslocam de uma região para outra do material, mas a energia cinética é transferida de uma região para outra .
Convecção : A transferência de calor por convecção é um processo muito complexo e não existe nenhuma equação simples para descrevê-lo. A taxa de transferência de calor por convecção é diretamente proporcional à área da superfície. A viscosidade do fluido retarda o movimento da convecção natural nas vizinhanças de superfícies estacionárias, dando origem a uma película ao longo da superfície. A convecção forçada produz uma diminuição da espessura desta película, fazendo aumentar a taxa de transferência de calor. Verifica-se que a taxa de transferência de calor na convecção é aproximadamente proporcional à potência de da diferença de temperatura entre a superfície e um ponto do seio do fluido.
Radiação : A transferência de calor pela radiação ocorre em virtude da existência de ondas eletromagnéticas. Qualquer corpo, mesmo com uma temperatura normal, digamos a 20ºC, quase toda energia é transportada pelas ondas infravermelhas que possuem um comprimento de onda maior do que o comprimento de onda da luz visível. À medida que a temperatura se eleva, os comprimentos de onda se deslocam para valores menores.
Objetivo
Observar a experiência e raciocinar fisicamente através dos instrumentos; acompanhar os experimentos de acordo com os conceitos de propagação de calor, obtendo conhecimento especifico irradiação, convecção e condução. 
Procedimentos experimentais I
Instrumentos : Recipiente, barra metálica e peças metálicas.
Materiais : vela, álcool e barbante.
Primeiramente foi colocado 5 peças metálicas na barra, de modo que elas ficassem grudadas através da parafina da vela. Posteriormente, com o barbante embebido de álcool, ascendeu-se uma chama na ponta do mesmo. Depois se fez contato com a chama na extremidade da barra metálica. Com o passar do tempo, a propagação de calor por condução (contato), fez com que temperaturas mais elevadas atingissem o ponto de contato entre a parafina e as peças metálicas. Neste sentido, a parafina que contém um ponto de ebulição baixo, em relação aos demais materiais/instrumentos, começou a derreter, e portando, as peças metálicas si desprenderam da barra, até perder contato.
Procedimentos experimentais II
Instrumentos : Lâmpada elétrica, termômetro e suporte 
Primeiro foi ajustado um termômetro no suporte na posição vertical. Secundariamente ligou-se a lâmpada, focada na direção da parte metálica do termômetro. Com o passar do tempo, a propagação de calor por radiação fez com que a temperatura aumentasse, como foi observada a escala termométrica subir gradativamente e atingir determinada temperatura.
Procedimentos experimentais III
Instrumentos : Lâmpada elétrica, suporte e hélices 
Inicialmente uma lâmpada estava focada numa posição, de modo que haveria um suporte que serviria de anteparo, para que houvesse acumulo de ar quente dentro do espaço compreendido. Depois foi acoplada uma das hélices em cima do suporte, com o intuito de fazê-la girar, pela diferença de temperatura e pressão, por convecção, na parte superior e inferior da hélice, que caracterizada 2 ambiente diferentes. Foi usada 5 hélices. Cada hélice tinha uma angulação diferente nas suas pás. 
Conclusão
De acordo com os experimentos observados, constatou-se que há 3 tipos de propagação de calor (contato, convecção e irradiação). E que podemos observa-las nos experimentos através dos efeitos físicos que elas causam, e também podemos visualizá-las frequentemente nosso dia-a-dia. 
Bibliografia 
Fundamentos de Física – Volume 2 – 8ª Edição - Halliday, Resnick – Editora LTC