ATIVIDADE PRÁTICA Física termodinâmica e ondas

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Experimento 1
Lab 20 – Densidade e Flutuabilidade
Objetivo: Aprender a distinguir quando um objeto irá boiar ou afundar.
Desenvolvimento
Realizado as medições conforme orientações das bolas de gelo, alumínio e madeira (pinheiro).
Solucionando Problemas: A partir de suas medições, como determinar o volume da bola de gelo?
R: O volume da bola de gelo será a diferença entre o volume inicial e o volume final da proveta após introduzir a bola de gelo no liquido.
Calculando o peso de cada objeto (bola):
R: Após pesar cada bola na balança do laboratório virtual foram encontrados as seguintes massas, gelo=18,431kg, alumínio=38,144kg e pinheiro=12,753kg.
Para calcular o peso (N) utilizamos a fórmula P=m.g, encontrando os valores para gelo=180,62N, alumínio=373,81N e pinheiro=124,98N
Calculando a densidade de cada elemento:
R: A densidade é calculada dividindo a massa pelo volume de cada elemento: p=m/V. Densidade da bola de gelo=0,92; bola de alumínio=2,72 e bola de pinheiro=0,64.
DENSIDADE DE UM LÍQUIDO
Definir a massa do béquer vazio através da balança existente no laboratório virtual. Massa Béquer=101,310g
Anotar a massa do etanol=130,073; massa da água=227,914 e massa do azeite=202,292
Solucionando Problemas: De que maneira podemos determinar a massa do etanol e do béquer?
 R: Para determinar a massa do béquer basta pesá-lo na balança virtual, e para determinar a massa do etanol e demais fluidos basta encher o béquer com o fluido escolhido e subtrair o valor da massa total pela massa do béquer.
Calculando a densidade dos fluidos:
R: A densidade é calculada dividindo a massa pelo volume de cada fluido: p=m/V. Densidade da água=1 g/mL; etanol=0,57g/mL e azeite=0,90g/mL.
Aplicando: O que determina se um objeto flutua ou afunda: o peso ou a densidade do objeto? Explique:
R: A densidade, pois para um objeto flutuar deverá ter densidade igual ou menor que a densidade do fluido.
Fazendo previsões: Qual sólido vai flutuar no azeite? Explique:
R: A madeira (pinheiro) porque sua densidade é 0,64g/mL e menor que a densidade do azeite que é 0,90g/mL.
Cálculo do Empuxo exercido em cada um dos objetos imersos no azeite
R: E=mf.g porém mf=pV, então E=p.V.g
Agora conseguimos saber qual objeto vai flutuar ou afundar, se a força do empuxo é maior que o peso, o objeto vai flutuar. Compare as duas forças para saber qual objeto vai flutuar:
R: Somente a madeira (pinheiro) vai flutuar pois seu peso (força) é menor que a força de empuxo exercida sobre ele.
Fazendo previsões: O que aconteceria se o cilindro fosse preenchido com água e azeite ao mesmo tempo?
R: A água fica por baixo porque tem maior densidade (1g/mL) que o azeite (0,90g/mL).
Tirando Conclusões: O que você observaria se os três sólidos e os três líquidos fossem misturados no mesmo cilindro ao mesmo tempo? Liste em ordem e explique como determinou esta ordem:
R: Sólidos: 1) madeira; 2) gelo; 3) alumínio;
 Fluidos: 1) etanol; 2) azeite; 3) água;
 A ordem foi determinada em função da densidade menor para a densidade maior. Os materiais (sólidos e líquidos) mais densos ficam ao fundo do cilindro, enquanto os menos densos ficam na parte superior do cilindro.
Experimento 2
Lab 21 – Pressão e Volume de Gases
Objetivo: Descobrir como o volume de um balão, preenchido com gás, é afetado ao exercermos diferentes pressões sobre ele.
Desenvolvimento
Realizado as mudanças na pressão conforme orientações.
Fazendo Previsões: Você irá aumentar a pressão do balão. O que você imagina que acontecerá com o volume do balão? 
R: O Aumento da pressão acarretará na redução do volume.
Tabela de pressão x volume
 
Análise e Conclusão
Gráfico utilizando os dados da tabela, eixo horizontal com a Pressão (KPa) e eixo vertical com Volume (cm³):
 
Tirando conclusões: Seus resultados corroboraram o que você havia previsto?
R: Sim, em uma temperatura constante, o aumento de pressão causa redução de volume.
Interpretando dados: A relação entre pressão e o volume é linear ou não linear?
R: A relação é inversamente proporcional, porém não linear.
Fazendo previsões: O que aconteceria com o volume de um gás se diminuíssemos a pressão?
R: O volume aumentaria.
Diminua a pressão do balão para testar a previsão.
O que acontece com o volume do balão? Qual a relação entre volume e pressão?
R: Diminuindo a pressão, o volume do balão aumenta a ponto de estourá-lo, mostrando que o volume e inversamente proporcional a pressão.
Experimento 3
Lab 22 – Calor Específico de Metais
Objetivo: Comparar o calor específico da água com o de alguns metais comuns e tirar conclusões relacionadas à aplicação dessas propriedades.
Introdução
O calor específico é uma maneira numérica de expressar a quantidade de calor necessário para aquecer uma substância por 1ºC. Nesse experimento será medido o calor específico de dois metais comuns (alumínio e aço inoxidável), os mesmos serão aquecidos a 200ºC, e logo após sendo resfriados na água a 25ºC, permitindo então, calcular a variação de temperatura da água e dos metais em questão quando os mesmos entrarem em contato com a água.
Desenvolvimento – Procedimento experimental
Calculando a variação de temperatura da água: 
R: Com Alumínio = 27,39 – 25 = 2,39ºC Com Aço = 29,20 – 25 = 4,20ºC
Calculando o calor (Q) adquirido pela água:
R: Qágua = m x C x ∆t = 99,8 x 4,184 x 2,39 = 997,97J (alumínio);
 Qágua = m x C x ∆t = 99,8 x 4,184 x 4,20 = 1753,77J (aço);
Determinando a variação de temperatura do Alumínio e do aço:
R: Alumínio = 27,39 – 200 = -172,61ºC (como está com sinal negativo indica que o alumínio perdeu temperatura);
 Aço = 29,20 – 200 = -170,8ºC (como está com sinal negativo indica que o aço perdeu temperatura);
Calculando o calor específico do alumínio e Aço:
R: Alumínio = -Q = m x ∆t x C 
 -997,97 = 7,3546 x (-172,61) x C 
 -1.269,48 C = -997,98 C = 0,786 J
 Aço = -Q = m x ∆t x C 
 - 1.753,77 = 23,3373 x ( -170,8) x C 
 -3.986,01 C = -1753,77 C = 0,44 J
Análise de resultados
Tabela dos resultados
Aplicando Conceitos: Ao retirar uma lata de aço e outra de alumínio de um congelador, a lata de aço ganhará temperatura com maior velocidade do que a lata de alumínio pelo fato de apresentar menor valor de calor específico para se aquecer.
Analisando: Muitas panelas são feitas de aço ou alumínio, porém as panelas de aço são melhores, pois esquentam mais rápido em função de ter um menor calor específico, além de gerar uma agilidade no tempo de preparo dos alimentos e consequentemente economia no gasto de gás de cozinha e maior eficiência.
Prevendo: A mesma quantidade de calor é aplicada a determinada massa de água e a mesma massa total de água e aço. A amostra de aço atingirá uma temperatura mais alta pois o aço necessita de menos calor para se aquecer. Como a água e aço possuem a mesma massa, ao se aplicar uma mesma quantidade de calor o aço aquecerá mais rápido e atingirá uma temperatura mais alta. 
Planejando experimentos: Ao se aplicar uma mesma quantidade de calor conforme exemplo, em água somente e depois água e aço, teremos:
Q=M x C x 	 ou seja ∆t = Q / (M x C)
Como a variação de temperatura é inversamente proporcional a massa, terá a maior temperatura quem possuir a menor massa:
Diferença entre as amostras Q = 409,13J
Experimento 4
Lab 23 – Mudanças de Estado Físico
Objetivo: Estudar as mudanças de estado físico da água: do estado sólido ao estado liquido e ao estado gasoso.
Introdução: Muitas substâncias podem existir tanto no estado sólido quanto no estado líquido. Uma substância no estado líquido tem energia térmica maior em relação ao estado sólido. O ponto de fusão designa a temperatura na qual uma substância passa do estado sólido ao estado líquido. 
As moléculas que constituem um gás contêm mais energia térmica do que as moléculas da mesma substânciano estado líquido. As moléculas de um gás estão mais espaçadas umas das outras em relação às moléculas de um líquido. A transição da forma líquida para a gasosa é chamada de evaporação e ocorre quando fervemos um líquido. O ponto de fusão e o ponto de evaporação são propriedades específicas de uma substância. Químicos frequentemente utilizam o ponto de fusão e o ponto de evaporação para identificar as substâncias.
Desenvolvimento:
Após tarar o béquer foi pesado o gelo e encontrado uma massa de 26,6590 g.
Após aquecer a água, abaixo segue tabela de dados:
Gráfico da Temperatura da água em função do tempo:
Descrição do processo (gráfico):
Após 1 minuto foi acrescentado 26,66g de gelo no calorímetro com 65ml de água. De imediato a temperatura que estava a 25°C começou a abaixar chegando a 0ºC após 2 minutos e permanecendo até os 4 minutos.
Após esse período de tempo a temperatura começou a subir e o aquecedor foi ligado e em 6 minutos a temperatura chegou a 99,7°C iniciando o processo de evaporação da água. 
Interpretando gráficos: Quais estados físicos existem dentro do calorímetro a 0°C?
R: Sólido e líquido.
Aplicando conceitos: O que aconteceu com a temperatura enquanto havia gelo na água? Porque?
R: Após abaixar a 0°C se manteve nesta temperatura (temperatura mínima da água) até que o gelo derretesse por completo, porque ainda havia troca de calor entre o ambiente (água) e o gelo.
Tirando conclusões: O que aconteceu com a temperatura depois que o gelo derreteu? Porque?
R: A temperatura começou a subir porque a tendência da água era retornar a temperatura ambiente de 25ºC. E com o aquecedor ligado a temperatura chegou aos 99,7°C onde iniciou a evaporação da água.
Aplicando conceitos: O que aconteceu com a temperatura da água após atingir seu ponto de evaporação com o aquecedor ainda ligado?
R: Permaneceu na mesma temperatura próximo ou igual a 100°C.
Relacionando causa e efeito: A pressão típica, normal, do ar no nível do mar é de 760 Torr. Essa pressão pode variar ±15 Torr dependendo do clima. Por exemplo, a pressão diminui em meio a uma tempestade e aumenta quando o clima está bom, com o céu limpo. O ponto de evaporação da água com pressão normal é de 100 °C. A partir de suas observações sobre o ponto de evaporação e a pressão do ar, o que você conclui?
R: Que quanto mais baixa for a pressão do sistema, menor será o ponto de ebulição e vice-versa. O ponto de ebulição da água em condições de atmosfera padrão é de 100 °C. A água, por exemplo, em pressões muito baixas, ferve a temperaturas bem inferiores a 100 °C.
Analisando: Qual mudança de estado físico necessitou de mais energia? Explique:
R: A mudança de líquido para gasoso, pois nesta necessita de maior energia para ocorrer. O processo de conversão de um líquido para gás é chamado evaporação. São necessárias cerca de 600 cal para converter 1 g de água para vapor d’água em 0° C ou 540 cal em 100° C. A energia absorvida pelas moléculas de água durante a evaporação é usada somente para dar-lhes o movimento necessário para escapar da superfície do líquido e tornar-se um gás. Esta energia, que é posteriormente liberada como calor quando o vapor volta a ser líquido, é denominada calor latente de vaporização.