Relatório equilíbrio térmico

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Universidade Estácio de Sá – Campus Macaé
	
	
	Disciplina: 
CCE0848 - FÍSICA EXPERIMENTAL II
	Experimento: 10
	
	
	Professor (a): 
CARLOS EDUARDO BARATEIRO
	Data de Realização: 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Nome do Aluno (a): 
	Nº da matrícula: 
	Nº da turma: 
3039
3039
	Título do Experimento: Equilíbrio térmico e curva de aquecimento
Introdução
Objetivos 
Materiais Utilizados
Procedimentos Experimentais
Dados Experimentais
Respostas de Perguntas
Introdução
 Ao aumentar a temperatura de um corpo ou sistema pode-se dizer que está se aumentando o estado de agitação de suas moléculas. Ao tirarmos uma garrafa de água mineral da geladeira ou ao retirar um bolo de um forno, percebemos que após algum tempo, ambas tendem a chegar à temperatura do ambiente. Ou seja, a água "esquenta" e o bolo "esfria". Quando dois corpos ou sistemas atingem a mesma temperatura, dizemos que estes corpos ou sistemas estão em equilíbrio térmico. Para que seja possível medir a temperatura de um corpo, foi desenvolvido um aparelho chamado termômetro. 
 Sobre os conceitos de calor, vimos que quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato térmico, a temperatura do corpo mais quente começa a diminuir enquanto a do corpo mais frio começa a aumentar. Dessa forma, dizemos que o corpo mais quente perde energia na forma de calor para o corpo com menor energia térmica. Vimos também que a quantidade de calor que um corpo recebe ou perde (calor sensível) é proporcional à sua massa e à variação de temperatura. Já a quantidade de calor que um corpo perde ou cede para fazê-lo mudar de fase é diretamente proporcional à sua massa.
 Todos esses processos de troca de calor e mudanças de fase necessitam de acréscimo ou perda de energia térmica na forma de calor. Com informações da quantidade de calor sensível e calor latente de uma substância, temos condições de montar o diagrama de temperatura em função da quantidade de calor absorvida.
Imaginemos que, de uma forma constante, fornecemos calor a uma substância de m gramas, que inicialmente encontra-se na fase sólida. As etapas a que esta substância está sujeita são em ordem:
- Aquecimento na fase sólida, desde a temperatura inicial θ0 até seu ponto de fusão (P.F.).
- Fusão da substância, ocorre com a temperatura constante no ponto de fusão (P.F.).
- Aquecimento na fase líquida, do ponto de fusão (P.F.) até o ponto de vaporização ou ebulição (P.E.).
- Vaporização da substância, ocorre com a temperatura constante no ponto de ebulição (P.E.).
 - Aquecimento na fase gasosa, do ponto de vaporização ou ebulição (P.E.) até uma temperatura final θ.
Essas etapas, colocadas no diagrama de temperatura em função da quantidade de calor absorvida, correspondem à curva de aquecimento da substância representada na figura acima.
Objetivos 
O objetivo do experimento é compreender que contato entre dois corpos de temperatura diferente, o calor passará do corpo de maior temperatura para o menor até atingir equilíbrio térmico, identificar os estados físicos das substâncias e construir gráficos de temperatura x tempo usando os dados experimentais.
Materiais utilizados 
Tripé delta com sapatas niveladoras amortecedoras, haste metálica, mufas duplas de 90 graus, pinças com cabo, agitador, termômetros de -10ºC a 110ºC, béquer, tubo de ensaio proveta, gelo triturado, água a temperatura ambiente, água fervendo, lamparina, cronometro e calorímetro.
Procedimentos Experimentais
Primeira etapa: calorímetro
Colocou 50 ml de agua na temperatura ambiente em um béquer;
Mediu a temperatura do mesmo a temperatura ambiente e anotou;
Pôs a água na temperatura ambiente no calorímetro e fechou o mesmo;
Colocou 50 ml agua fervente em outro béquer e mediu a temperatura,
 Depois, botou dentro do calorímetro junto com a água em temperatura ambiente, agitou a mistura e anotou a temperatura dentro do calorímetro;
Logo após, colocou 50 ml de gelo picado dentro de um béquer, e tirou a temperatura do mesmo;
Colocou 50 ml gelo dentro do calorímetro com água a temperatura ambiente+ agua fervente, agitou a substância e anotou a temperatura no final;
 
Segunda etapa
Com o suporte universal já montado com lamparina, tubo de ensaio termômetro e um agitado montado para o experimento;
Anotou temperatura ambiente;
Colocou gelo picado dentro do tubo de ensaio e em seguida com agitamento e aquecimento com a temperatura ambiente, anotou a temperatura do gelo e anotando o tempo a cada 20 segs checando a temperatura;
Após isso, o começo de ferve a água a cada 20 segs de novo, anotando a temperatura em 4 medidas;
Traçou a curva de aquecimento temperatura x tempo da parte do água em temperatura ambiente até agua fervendo;
Traçou a curva de aquecimento das 3 substancias, a temperatura ambiente + água fervente + gelo; 
Dados experimentais 
Água temperatura ambiente
Temperatura ambiente da água: 25º C
Incerteza da temperatura: 0,25º C
Volume da água em temperatura ambiente: 50 ml 
Incerteza: 0,5 ml
Água fervendo + água ambiente 
Temperatura final: 38º C
Incerteza da temperatura: 0.25 º C
Volume dos líquidos: 100 ml
Incerteza: 0,5 ml
Água fervendo + água ambiente + gelo
Temperatura final: 25º C
 Incerteza da temperatura: 0.25 º C
Volume dos líquidos: 150 ml
Incerteza: 0,5 ml
 
	
Curva de aquecimento parte 1 gelo até ebulição
	 
	Tempo Transcorrido
	Incerteza do Tempo
	Temperatura 
	Incerteza do temperatura
	Med. 1
	0 segs
	0,5 segs
	0 º C
	0,3º C
	Med. 2
	20 segs
	0,5 segs
	1º C
	0,3º C
	Med. 3
	40 segs
	0,5 segs
	 
	0,3º C
	Med. 4
	60 segs
	0,5 segs
	 
	0,3º C
	Med. 5
	80 segs
	0,5 segs
	 
	0,3º C
	Med. 6
	100 segs
	0,5 segs
	 
	0,3º C
	Med. 7
	120 segs
	0,5 segs
	 
	0,3º C
	Med. 8
	140 segs
	0,5 segs
	 
	0,3º C
Curva de aquecimento parte 2 liquido até ferver
	 
	Tempo Transcorrido
	Incerteza do Tempo
	Temperatura 
	Incerteza do temperatura
	Med. 1
	20 segs
	0,5 segs
	1º C
	0,3º C
	Med. 2
	40 segs
	0,5 segs
	4º C
	0,3º C
	Med. 3
	60 segs
	0,5 segs
	9 º C
	0,3º C
	med. 4
	80 segs
	0,5 segs
	16º C
	0,3º C
	med. 5
	100 segs
	0,5 segs
	28º C
	0,3º C
	med. 6
	120 segs
	0,5 segs
	39º C
	0,3º C
	med. 7
	140 segs
	0,5 segs
	57º C
	0,3º C
	med. 8
	160 segs
	0,5 segs
	66º C
	0,3º C
	med. 9
	180 segs
	0,5 segs
	78º C
	0,3º C
	med. 10
	200 segs
	0,5 segs
	86º C
	0,3º C
	med. 11
	220 segs
	0,5 segs
	96º C
	0,3º C
	med. 12
	240 segs
	0,5 segs
	99º C
	0,3º C
 
Curva de aquecimento parte 3	
	 
	Tempo Transcorrido
	Incerteza do tempo
	Temperatura
	Tempo Transcorrido
	Med. 1
	240 segs
	0,5 segs
	 98º C
	240 segs
	Med. 2
	280 segs
	0,5 segs
	 99º C
	280 segs
	Med. 3
	300 segs 
	0,5 segs
	 100º C
	300 segs 
	Med. 4
	320 segs
	0,5 segs
	 100º C
	320 segs
Respostas de questões 
Em torno de 35º C a temperatura de equilíbrio entre água ambiente com agua fervendo. Isso se deve ao fato de calor passar de maior para menor temperatura, da agua quente para a agua ambiente e nisso ficará entre o ponto de fusão e ebulição dos dois líquidos.
Estão coerentes, pois giram em torno de 35º C no estado de equilíbrio da água fervente teoricamente e no experimento ficou em torno de 38º C estão bem próximos um do outro.
A temperatura de equilíbrio tende a voltar para temperatura ambiente, foi o que aconteceu no experimento, voltou para 25º C.
A temperatura ficou em torno de 25º C experimentalmente, na teoria o valor giraria em trono de 25º C voltando a temperatura ambiente, igualmente o valor teórico do valor experimental.
No primeiro equilíbrio, a água fervente perdeu calor para a água de temperatura mais baixa que é a água na temperatura ambiente passou instantaneamente do mais quente para mais frio e deu entre ponto de fusão e ebulição da água. No segundo equilíbrio,a água ambiente juntamente com o gelo respeito lei 0 da termodinâmica, o gelo ganhou calor da água fervente e da agua ambiente, a água fervente perdeu calor para as outras duas e agua ambiente ganhou calor da agua fervente e perdeu calor para o gelo.
Estado físico presente na segunda parte é chamado de ponto de ebulição, é a passagem de liquido para gasoso com a fervura da água em 100º C
Iria mudar, pois a pressão interfere no ponto de ebulição, a medida que aumenta a altitude diminui a pressão atmosférica e nisso muda a temperatura para começar a ferve o liquido. Acima do nível do mar o ponto de ebulição é menor que a nível do mar.
A agua liquida veio do aquecimento do gelo, o aumento de temperatura aumenta grau de agitação das moléculas ficando mais espaçadas, mudando de estado físico do sólido para o liquido. 
O que ocorre é mudança de estado chamado condensação, a superfície da garrafa está com temperatura menor por ter saído do freezer que a do ambiente, e nisso as moléculas com temperatura maior (temperatura externa) se choca com a parede da garrafa, a água no ar na forma gasosa muda para forma líquida formando gotas.
Os resultados obtidos foram satisfatórios, pois todo processo deu valores bem próximos a valores teóricos, discrepância normal para um experimento.