RELATÓRIO 06 Propagação de calor

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Centro Universitário Estácio Brasília - Campus Asa Sul
Física Experimental II
Propagação de calor
Experimento realizadopara estudarmos sobre as fomas de transferência de calor que sãocondução, convecção e irradiação.
Introdução teórica
	A termodinâmica é oramo da física que estuda as causas e os efeitos de mudanças na temperatura, pressão e volumeem sistemas físicos em escala macroscópica, ou seja, ela estuda as relações de troca entre ocalore otrabalhorealizado na transformação de um sistema físico, quando esse interage com o meio externo. Grosso modo, calorsignifica "energia" em trânsito, e dinâmica se relacionacom "movimento". Por isso, em essência, a termodinâmica estuda o movimento da energia e como a energia cria movimento. 
	Conhecemos comotemperaturaa grandeza física que mensura a energia cinética média de cada grau de liberdade de cada uma daspartículas de um sistema em equilíbrio térmico e comocalora nomenclatura atribuída à energia sendo transferida de um sistema a outro exclusivamente em virtude da diferença de temperaturas entre eles.
	O estudo desse ramo parte dasLeis da Termodinâmica,leis essas que postulam que a energia pode ser transferida de um sistema para outro na forma de calor ou trabalho. E ainda postulam a existência de uma quantidade denominada de entropia, a qual pode ser determinada para todos os sistemas.
	A termodinâmicateve início em 1650, comOtto Von Guericke. Ele foi o responsável pela criação da primeira bomba a vácuo do mundo, além de criar o primeiro vácuo artificial através das esferas de Magduberg. Anos mais tardeRobert Boyleficou sabendo dos experimentos de Otto, e em parceria comRobert Hooke, construiu uma bomba de ar. Através dessa bomba, Boyle e Hooke perceberam a relação entre pressão, volume e temperatura, e através dessa descoberta Boyle formulou uma lei que estabelece que a pressão e o volume são inversamente proporcionais. Essa lei ficou conhecida comoLei de Boyle.
	Estudos posteriores, baseados nos conceitos de pressão, temperatura e volume, fizeram por surgir a primeira máquina a vapor, comThomas Savery. As máquinas daquela época eram muito grandese robustas, mas atraíam a atenção de muitos cientistas, como foi o caso deSadi Carnot. Denominado de o “pai da termodinâmica” em 1824 fez a publicação de “Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo”, nessa sua publicação ele fazia um discurso sobre o calor, a eficiência e a potência das máquinas a vapor. Esse fato marcou o início da termodinâmica como ciência moderna.
	O estudo da termodinâmica se baseia em leis que foram estabelecidas experimentalmente.
Leis da Termodinâmica:
Lei zero da Termodinâmica:diz que quando dois corpos possuem temperaturas iguais em relação a um terceiro, diz-se que eles têm igualdade de temperatura entre si.
Primeira Lei da Termodinâmica:ela fornece um aspecto quantitativo da conservação da energia. Lembrando que a conservação da energia diz que “na natureza nada se perde nada se cria, tudo se transforma”.
Segunda Lei da Termodinâmica:fornece aspectos qualitativos de processos em sistemas físicos, ou seja, ela diz que um processo pode ocorrer tanto em uma direção como em outra.
Terceira Lei da Termodinâmica:diz respeito a um ponto de referência para fazer a determinação da entropia do sistema.
	Sempre que há um gradiente de temperatura no interior de um sistema ou quando há contato de dois sistemas com temperaturas diferentes há um processo de transferência de energia. O processo através do qual a energia é transferida é conhecido comotransferência de calor. Então, atransferência de calorocorre quando dois ou mais corpos que estão em temperaturas diferentes são colocados em contato, ou em um mesmo local, fazendo com que a energia térmica de um corpo seja transferida para outro.
	O estudo da transmissão de calor está relacionado com a termodinâmica na medida em que a primeira e a segunda lei não podem se feridas.
	A primeira lei é aplicada para garantir a conservação da energia e a segunda lei para estabelecer o sentido do fluxo de calor.
	Estatransferência de calorpode acontecer de três maneiras diferentes, porcondução,convecçãoouirradiação.
	Na transferência de calor porcondução, o calor se propaga de partícula a partícula, por exemplo, quando seguramos uma barra de metal com uma de suas extremidades ligada ao fogo. Neste exemplo o calor se propaga de partícula a partícula, por toda a barra até atingir a extremidade oposta.
	A transferência de calor porirradiaçãoacontece com a propagação de energia através do espaço por ondas eletromagnéticas. Neste tipo de transferência a energia não necessita de meio material para se propagar, já que as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo. Um bom exemplo prático para este fenômeno é o forno de micro-ondas que utiliza ondas eletromagnéticas para aquecer os alimentos.
	Já a transferênciade calor porconvecçãoocorre com o movimento das massas de temperaturas diferentes. Vamos analisar mais um exemplo: Quando a água está sendo aquecida em uma panela. O recipiente transmite calor para a parte de água que está no fundo da panela, esta partese torna mais quente e menos densa, por este motivo está porção sobe e a água que está mais fria desce para o fundo da panela. Este fenômeno vai se repetindo durante o tempo que a água estiver sendo aquecida, transmitindo o calor por toda a panela.
Objetivo
	O principal objetivo é visualizar por meio de três experimentos como funciona a transferência de calor, por meio da condução, convecção e irradiação.
Material utilizado
01 (um) base com lâmpada;
01 (uma) hélice;
01 (uma) placa de metal para proteção docalor;
01 (um) termômetro;
01 (um) bulbo branco;
01 (um) bulbo preto; 
01(uma) Vela;
01 (uma) caixa com fósforo
01 (uma)barra de Alumínio;
01 (uma) barra de cobre;
01 (uma barra de bronze e,
05 (cinco) esferas pequenas.
Procedimento experimental
	Experimento 1 - Convecção
	Inicialmente colocou uma hélice em cima de uma lâmpada apagada e verificamos que a hélice encontrava-se parada ao ligarmos a lâmpada após um certo tempo aproximadamente três minutos verificamos que a hélice começou a girar, estemovimento se dá devido ao fluxo de ar.
	Isso ocorre por aquecimento das moléculas no ar assim há a dilatação, moléculas com menor densidade tente a flutuar no fluido, assim ocorrendo a convecção, as moléculas aquecida pela lâmpada criaram um fluxo de arsubindo e movimentando a hélice.
	Experimento 2 – Irradiação
	Inicialmente colocamos um termômetro que encontrava-se na temperatura ambiente que era de 26°C em um suporte e ligamos uma lâmpada, por um período de seis minutos, após verificamos que a temperatura do termômetro subiu para 39,5°C.
	Após isso fizemos o mesmo procedimento com mesma temperatura inicial, no entanto colocamos um bulbo branco no termômetro e a temperatura subiu para 40°C.
	Repetimos novamente o experimento nas mesmas condições agoracom um bulbo preto e a temperatura subiu para 47°C.
	Nesse procedimento podemos observa que o bulbo preto fez com que a temperatura elevasse mais de 17% que com o bulbo branco isso nos mostrou que a cor preta é maior condutor de energia, já o bulbo branco quase não variou a temperatura pois com ele foi 40°C e sem nada foi 39°C.
	Experimento 3 – Condução
	Inicialmente colocamos uma barra de alumínio com cinco furos preenchidos com parafina e colocamos cinco esferas em cima, ao acendemos uma vela de modo que o fogo tocasse na ponta da barra verificamos que após um certo tempo o calor foi derretendo a parafina e as esferas foram caindo gradativamente até que as cinco esferas caíram, neste instante podemos afirma que a barra aqueceu em um equilíbrio até a última esfera.
	Repetimos o mesmo procedimento com uma barra de cobre e depois com uma barra de bronze onde obtivemos os seguintes resultados.
	Sabemos que materiais com alta condutividade térmica conduzem calor de forma mais rápida que os materiais com baixa condutividade térmica. Dessa forma, temos que o cobre é melhorcondutor térmico que o bronze que é melhor que o alumínio. Podemos comprovar essa teoria com os dados experimentais obtidos na tabela 01
Conclusão
	O procedimento realizado em laboratório foi muito importante, pois com ele podemos observa cada processo de propagação de calor por convecção, irradiação e condução.
	Por convecção a lâmpada acessa esquenta o ar aoseu redor fazendo com que ele ficasse mais leve e subisse, com o ar subindo observamos a hélice girando e o ar frio descia logo era aquecido e também subia novamente.
	No experimento por irradiação, podemos concluir que as cores claras absorvem menos radiação do que as cores escuras. Fato que podemos observa também no nosso cotidiano em um dia quente que colocamos uma roupa escura (preta), sentimos mais calor, pelo fato da roupa absolver mais quantidade de calor.
	Por condução notamos que o fogo aquecia a barra de modo que as esferas caíram uma a uma, dessa forma concluímos que isso ocorre pelo fato das partículas se agitarem transmitindo energia de uma para a outra em sequência sem pula um átomo se quer. Descobrimos também que tem materiais com alta condutividade térmica pois conduzem calor de forma mais rápida e que possui materiais de baixa condutividade térmica.
Referências
(1)https://www.google.com.br
(2)Apostila: Física II – 2° lei da termodinâmica
(3) HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER, J. - Fundamentos de Física 2 -
(4)http://educacao.uol.com.br/fisica/dilatacao-termica-calor-faz-corpos-fisicos-aumentarem-de-tamanho.jhtm