Atividade Prática Física e Termodinâmica de Ondas

Prévia do material em texto

Atividade Prática Física e Termodinâmica de Ondas
Laboratório 20 
Densidade e flutuabilidade 
 
Resumo: Aprender a distinguir quando um objeto irá boiar ou afundar. 
 
Palavra-chave: Densidade e Flutuabilidade 
 
 
Introdução 
 
Neste laboratório, foram feitos vários experimentos com diversos tipos de materiais e fluidos para que descobríssemos por que alguns materiais flutuam e outros afundam. Desta forma podemos observar os conceitos de massa, peso, densidade e flutuabilidade.
Questão 4 Solucionando problemas: Como determinar o volume da bola de gelo? 
Resposta: A partir destas medições conclui-se o volume é dado pela massa/densidade.
Tabela 1
	 
	Massa da
 Amostra (Kg)
	Volume do fluido virtual (ml)
	Volume do
fluido virtual + amostra (ml)
	Volume da amostra (ml)
	Peso do sólido (N)
	Densidade (g/ml)
	Empuxo exercido pelo óleo de oliva 
(Azeite) (N)
	Amostra Gelo
	14.674
	229
	244
	15
	143,8
	0,9782
	21,13
	Aluminio
	49.876
	229
	248
	19
	488,78
	2,625
	91,01
	Madeira
(Pinheiro)
	13.590
	229
	250
	21
	133,18
	0,6471
	27,4
Densidade de um liquido
Questão 11 Solucionando problemas: De que maneira podemos determinar a massa do Etanol e do Béquer? 
Resposta: Pesando a massa do béquer vazio, dividido pela gravidade. Depois pesa-se o Etanol no Béquer, descontando o peso do Béquer e dividindo pela gravidade.
Tabela 2 
Análise e conclusão 
 
Questão 3: O que determina se um objeto flutua ou afunda: o peso ou a densidade do objeto? Explique 
Para que o material flutue na água não depende da massa desse material, mais sim da distribuição da massa pelo volume ocupado, ou seja da densidade. Quanto mais distribuída estiver a massa, isto é, quanto maior o volume do material, menos denso ele será e o mesmo flutuará.
 
Questão 4 Fazendo Previsões: Qual sólido vai flutuar no azeite? Explique. 
Resposta: A madeira, madeira de carvalho vermelho, cortiça, madeira de nogueira e madeira de cerejeira. 
Comparando o empuxo X o peso do gelo: 
Gelo empuxo= 21,13 N < peso = 143,80. 
Portanto irá afundar. 
 
Questão 6 fazendo previsões: O que aconteceria se o cilindro fosse preenchido com água e azeite ao mesmo tempo? 
Resposta: A água e o azeite ficariam separados, o azeite por cima por ser menos denso.
Questão 7 tirando conclusões: Explique como você determinou essa ordem.
Resposta: Líquidos (do menos denso para o mais denso): Álcool/ Agua/ Mercúrio. Sólidos (do menos denso para o mais denso): madeira/Gelo/Ferro. 
21 Pressão e volume de gases
Objetivo 
Descobrir como o volume de um balão, preenchido com gás, é afetado ao exercemos diferentes pressões sobre ele. 
Questão 2 Fazendo previsões: Você irá aumentar a pressão do balão. O que você imagina que acontecerá com o volume do balão? 
Resposta: Supostamente iria diminuir o volume do balão.
Questão 3 Observe a pressão e o volume inicial do gás e anote-os na tabela abaixo.
Análise e conclusão 
Questão 1 Desenhando gráficos utilizando os dados da tabela, identifique o eixo horizontal com pressão (KPa) e o eixo vertical com volume (cm³).
 
Questão 2 Tirando conclusões: Seus resultados corroboram o que você havia previsto?
Resposta: Sim. A pressão foi aumentando e o volume diminuindo.
Questão 3 Interpretando dados: A relação entre pressão e volume é linear ou não linear? 
Resposta: Não são lineares, quando a pressão aumenta a 100 kPa o volume cai de 7000 cm³ para 3000 cm³.
Diminua a pressão do balão para testar sua previsão. Arraste a alavanca do controlador de pressão para baixo até que o dígito das dezenas fique azul; segure a alavanca nessa posição. Isso vai diminuir a pressão. O que acontece com o volume do balão? Qual a relação entre volume e pressão? 
Resposta: Aumentando a pressão o volume diminui e diminuindo a pressão o volume aumenta, são inversamente proporcionais. 
22 Calor Especifico de Metais 
Objetivo
Comparar o calor especifico da agua com a de alguns metais comuns e tirar conclusões relacionadas a aplicação dessas propriedades. 
Tabela 3 observações experimento 
Determine a variação de temperatura da água ( ΔT água).
Resposta: 2,27 °C
Determine a variação de temperatura do alumínio ( ΔT alumínio).
Resposta: Qágua= 4.184 J/(g°C)
Determine a variação de temperatura do alumínio (CAL). 
Resposta: 4,20 °C
 6. Descreva o que aconteceria com a temperatura de uma lata de aço e de uma lata de alumínio ao retira-la do congelador. Inclua o conceito de calor especifico na sua discursão. 
Resposta: Ao meu ver a temperatura do aço aumentaria mais rápido pois o calor especifico 0,12 é menor que o calor especifico do alumínio 0,22, precisando de uma quantidade menor de energia para ser aquecido. 
7. Muitas panelas são feitas de aço alumínio. Discuta qual tipo de panela seria melhor. 
Resposta: Segundo os pesquisadores as panelas de ferro são melhores por liberarem ferro nos alimentos durante o cozimento, mas são piores em conduzir calor do que as panelas de alumínio se torna melhor que o ferro em uso de panelas. Por sua vez, as panelas de alumínio liberam o alumínio para os alimentos sendo prejudicial para saúde humana. Mas em geral, a maioria das panelas são de alumínio, pois conduzem calor de maneira rápida e eficiente. 
8. A mesma quantidade de calor é aplicada à determinada massa de água e a mesma massa total de agua e aço. Qual amostra atingirá uma temperatura mais alta? Explique.
Resposta: Segundo a pesquisa a água atingira a maior mais rápido, pois seu calor especifico é 1 e o do aço é 0,12, por isso o aço acaba necessitando de uma quantidade de energia para ser aquecido. 
9. Desenhe e execute um experimento para testar sua hipótese. Resuma seu experimento e informe seus resultados. Observe também o resfriamento da agua pura e da amostra com aço. Descreva as diferenças no resfriamento dessas amostras. 
Exemplo: 
Massa da água = 1000 g 
Q= mc . Δ.T= 1000.1.25= 2500
Massa de aço= 1000 g
Aquece até 50°C
Temperatura ambiente de ambos 25°C
Calor especifico da agua= 1
Calor especifico do aço= 0,12
23 Mudança de estado físico 
Objetivo
Estudar as mudanças do estado físico da água: do estado sólido ao estado liquido e ao estado gasoso.
2. Anotar a massa de gelo. Observe a variação na temperatura enquanto o gelo resfria a água derrete.
Resposta: Massa de gelo= 23,6886 
	Ponto de evaporação
	Pressão de evaporação
	99,99 °C
	101,3 KPa
Análise e Conclusão 
Desenhando gráfico: Gráfico da temperatura da água em função do tempo. 
Quais estados físicos existem dentro do calorímetro a 0°C?
Resposta: Sólido e líquido 
O que aconteceu coma temperatura enquanto ainda havia gelo na água? Por que? 
 Resposta: A temperatura manteve os 0°C
 
O que aconteceu com a temperatura depois que o gelo derreteu? Por que?
 Resposta: Começou a aumentar a temperatura. Enquanto tiver agua e gelo no mesmo tempo, tanto um como o outro vão permanecer em 0°C.
O aquecedor continuou ligado após a água atingir seu ponto de evaporação. O que aconteceu com a temperatura da água nesse momento? 
 Resposta: A temperatura permaneceu constante variando de 99,99 0°C até 101,00 0°C no máximo. 
A partir de suas observações sobre o ponto de evaporação e a pressão do ar, o que você conclui?
Resposta: Quanto maior a altitude mais baixa a temperatura que a água precisa para evaporar devido ser mais baixa que a pressão atmosférica. 
 
Qual mudança de estado físico necessitou de mais energia? Explique.
 Resposta: Calor Latente
O comportamento das substancias durante as mudanças de fases podem ser interpretados pelos seguintes fatos:
Primeiro fato: para passar de fase liquida para fase solida, 1 g de água precisa perder 80 cal. Da mesma maneira para derreter 1g de gelo precisa ganhar 80cal.
Segundo fato: Se a água está a 100°C, cada grama precisa ganhar 540 cal para passar para fase gasosa, e cada gramade vapor precisa perder 540 cal para ir para a fase liquida. 
Outras substancias também possuem valores fixos de quantidade de calor de 1g a substancia precisa ganhar ou perder para mudar de uma fase para outra.
Essa quantidade de calor é determinada latente e é representada pela letra L.
Temos que L é o calor latente indicado em cal/g.
Usaremos: 
Lf= Calor latente de fusão
Lv= Calor latente de vaporização
Ls= calor latente de solidificação
Lc= calor latente de condensação 
Adotaremos: 
Calor latente de fusão do gelo(0°C)
Lf= 80 cal/g
Calor latente de solidificação da água ( a: 0°C)
Ls=-80cal/g
Calor latente de vaporização da água( a 100°C)
Lv= 540 cal/g
Calor de condensação do vapor ( a 100°C)
Lc= -540 cal/g)
Aplicações:
Um bloco de gelo de massa 600g encontra-se a 0°C. Determine a quantidade de calor que se deve fornecer a massa para que ela transforme totalmente em água a 0°C. Dado: 80 cal/g
Solução:
A quantidade de calor que devemos fornecer ao bloco é para que ele se transforme totalmente em água a 0°C; logo:
Q= mLf 600.80 Q= 48000 cal= 48 Kcl
Um bloco de alumínio de 500g está a uma temperatura de 80°C. Determine a massa de gelo a 0°C que é preciso colocar em contato com alumínio para se obter um sistema, alumínio – água a 0°C.do bloco de alumínio, logo: 
Qgelo + Qaluminio= 0 m1Lh + m2c ( Tf – Ti0= 0
M1.80 + 500. 0,21.(0-80)=0 m1= 105g