Exp. 4 (Fís II) (Termometria)

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�Laboratório de Física II – UNOESC - Joaçaba
UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA
CAMPUS JOAÇABA
ÁREA DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
4ª EXPERIÊNCIA
TERMOMETRIA
LABORATÓRIO DE FÍSICA II EXPERIMENTAL
TEMOMETRIA
	Em nosso dia-a-dia já estamos acostumados a ouvir: - “está mais quente que...” ou “está mais frio que ...” – expressões geradas pelas sensações térmicas, experimentadas por nosso organismo, e que nos transmitem a primeira noção de temperatura. No entanto, a avaliação da temperatura através do seu efeito fisiológico não é confiável, por isto, devemos recorrer a outros defeitos que a mesma possa provocar e que sejam mais rigorosos no sentido da sua avaliação.
	Nós estamos habilitados com fenômenos macroscópicos (onde nossos sentidos normalmente operam), contudo, para que possamos ter uma idéia microscópica das propriedades lançaremos mão de um modelo elementar que representará um arranjo atômico, de que uma micro região de um sólido qualquer.
1ª parte: Fundamentos básicos para o estudo da termometria
Objetivos:
Ao término desta atividade o aluno deverá ser capaz de :
identificar, descrever e classificar energia térmica;
concluir e conceituar temperatura;
classificar equilíbrio térmico;
Material:
2 beckers
1 lamparina
1 tripé com tela de amianto
1 haste com sapata
1 massa cilíndrica
100 ml de água
Figura 1
Andamento das atividades:
Com a lamparina, aqueça cerca de 50 ml de água em um dos beckers. No outro pegue mais 50 ml de água da torneira.
3.1. Coloque a mão direita na água morna e a esquerda na água fria, aguarde 15 segundos e coloque as duas mãos no copo de água morna.
Descreva a sensação térmica sentida e tire conclusões sobre a confiabilidade destas sensações táteis para avaliar a temperatura
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3.2. Quando um corpo é aquecido, ele absorve (de um lugar) uma modalidade de energia denominada energia térmica.
De onde você supõe que saia a energia térmica que “aquece” a água do Becker?
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O que você supõem que ocorra com as moléculas de um corpo (e átomos) quando ele é aquecido?
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3.3. Apague a chama da lamparina.
3.4. Imagine, que por um processo “mágico”, você se tornasse tão pequeno a ponto de ficar sentado sobre uma molécula “A” da água contida no Becker. Você estaria em repouso em relação às paredes do Becker? Justifique.
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Segundo suas observações, uma molécula qualquer d’água, contida no Becker, possuiria energia cinética? Justifique.
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As energias cinéticas das moléculas seriam iguais entre si? Justifique.
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Se fosse possível determinar, num dado instante, a energia cinética de cada molécula e somá-la, teríamos, então, a “energia térmica” do corpo, naquele instante. 
OBS.: A energia cinética (microscópica) total é conhecida por energia térmica.
3.5. Adicione 100 ml de água fia ao Becker.
Retire o nosso modelo do suporte, dependure na haste inferior o cilindro metálico (veja figura a seguir) e regule a altura de modo a colocar a lamparina sob o cilindro.
Acenda a lamparina. O que acontece às moléculas, que compõem o cilindro metálico, ao receberem a energia térmica da chama?
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O aumento da energia cinética molecular que os átomos (componentes das moléculas) sofrem, é devido ao aumento do seu movimento vibratório.
 Figura 2
Este movimento vibratório, aumentando ou diminuindo (conforme se introduz ou se retira energia térmica do sistema) é conhecido, genericamente, por “agitação molecular do corpo”.
O nível de agitação molecular (também conhecido por grau de agitação molecular) é avaliado pela grandeza física chamada temperatura.
O que você entende por temperatura de um corpo?
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Observe o cilindro e a água do copo de Becker. Qual delas você supõe que possua, neste momento, maior grau de agitação molecular? Justifique.
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Qual deles você supõem que possua menor temperatura? Justifique.
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Com uma pinça, retire o cilindro metálico da haste e introduza-o (lentamente) nos 150 ml de água do Becker.
Aguarde 5 minutos, agitando-o, durante este tempo, a água com o próprio cilindro.
Torne a retirar o cilindro de dentro da água e, com cuidado, veja se você consegue segurá-lo com a mão. O que acontece com o cilindro aquecido? 
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	Coloque a mão dentro da água do Becker. O que aconteceu com a água?
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	Analise o ocorrido em termos de “grau de agitação molecular”, antes e depois dos corpos entrarem em contato.
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	Quando você poderá afirmar que os dois corpos em contato entraram em equilíbrio térmico?
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Analise a veracidade da seguinte afirmação:
“Dois corpos em equilíbrio térmico possuem a mesma temperatura”.
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“Dois corpos em equilíbrio com um terceiro, estão em equilíbrio térmico entre si”.
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OBS.: Você sabia que a última afirmação é conhecida com: “princípio zero da temodinâmica”?
2ª parte: Termoscópio
TERMOSCÓPIO
Imagine se alguém removesse as escalas dos termômetros. A parte física do mesmo continuaria a funcionar como antes, apenas seria impossível fazer a leitura das temperaturas. A substância termométrica entraria em equilíbrio com os corpos e acusaria variações de temperatura do mesmo modo como antes. Pois é, um instrumento que acusa variações de temperatura, mas não permite efetuar leituras de temperatura, isto é, não apresenta uma escala, é denominado TERMOSCÓPIO.
1. Material Necessário
- 01 termômetro -10º C a 110º C
- 01 termoscópio
- 01 copo plástico
- 01 becker de vidro
- 01 lamparina
- 01 tela de amianto
- 01 tripé para lamparina
- 01 caixa de fósforos
- 01 régua milimetrada 30cm 
2. Procedimentos
2.1. Preparar um copo de plástico com um pouco de água e algumas pedras de gelo. Aguardar para que entrem em equilíbrio térmico.
2.2. Colocar em um becker 50ml de água e esquentar com uma lamparina ou aquecedor elétrico.
2.3. Medir com a régua a altura da coluna líquida do termoscópio à temperatura ambiente.
h = ________mm
2.4. Fazer a leitura da temperatura ambiente indicada no termômetro (evite segurar no bulbo com a mão).
 (c = _________o C.
2.5. Colocar o termômetro na mistura gelo/água e fazer a leitura da temperatura. 
(PG = _________o C.
2.6. Mergulhar o bulbo do termoscópio na mistura gelo/água. Após o equilíbrio térmico, marcar com a caneta a altura atingida pela coluna do líquido termométrico e medir esta altura com a régua.
hPG = _________mm.
2.7. Medir a temperatura da água em ebulição colocando o termômetro em contato com o líquido e anotar o resultado.
(PV=_________o C.
2.8. Repetir o processo anterior com o termoscópio, marcando a altura com a caneta hidrográfica e depois medindo. Anotar o resultado.
hPV=_________mm.
2.9. Reparar se no corpo do termoscópio, ao longo do tubo capilar, existem duas marcas já feitas de fábrica. Se existem estas marcas indicam o PG e PV. Verifique se as suas marcas feitas com a caneta hidrográfica coincidem com aquelas. Se não coincidem, procure encontrar uma explicação para o fato. (SUGESTÃO: observe qual é a altitude em relação ao nível do mar em que se localiza a sua região. Lembre-se que a pressão atmosférica normal vale 1 atm = 760 mmHg = 1,01.105 Pa.)
2.10. Preencher com os dados anotados anteriormente a tabela abaixo.
	Estado térmico
	( (ºC)
	h (cm)
	Ponto de gelo
	
	
	Ambiente
	
	
	Ponto do vapor
	
	
2.11. Construir um gráfico de ( = f(h), no espaço abaixo.
2.12. Em vista disto, qual é a relação de proporcionalidade entre a temperatura ( e a altura h da coluna líquida?
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2.13. Deduzir a relação matemática entre a temperatura e a altura da coluna líquida, sem substituir os valores de ( e h.
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14. Substituir nesta equação o valor de h, calcular o valor da temperatura ambiente comparando-a com o valor medido no início da experiência.
15.Repetir as medidas de h para as marcas que a fábrica fez indicando as alturas de PG e PV. Completar a tabela abaixo.
	Estado térmico
	( (ºC)
	h (cm)
	Ponto de gelo
	0ºC
	
	Ambiente
	
	
	Ponto do vapor
	100ºC
	
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