FISICA EXP. 2 Caderno de Respostas 2º Encontro presencial 2014.1

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1 
 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ 
CENTRO DE EDUCAÇÃO ABERTA E A DISTÂNCIA - CEAD 
COORDENAÇÃO DO CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA 
PROFESSOR: JEREMIAS FRANCISCO DE ARAÚJO 
MÓDULO IV – 2014.1 
Pólos: Água Branca, Piracuruca e São João do Piauí 
 
 
 
 DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL II 
 
Caderno de Respostas – 2º Encontro Presencial 
 
 
 
DATA: 
 __/__/_____ 
 
NOTA DO RELATÓRIO: 
 
 
 
 
ORDEM ASSINATURA DO ALUNO 
1 
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3 
4 
5 
6 
7 
8 
 
 
 
 
 
 
 
 2 
 
Atividade I Capacidade térmica 
 
 
Parte A Capacidade térmica do calorímetro 
 
Material e componentes 
 Calorímetro 
 Termômetro 
 Aquecedor 
 Fonte de tensão 
 Becker 
 
Procedimento 
a.Faça a montagem do dispositivo como ilustrado 
no diagrama da figura 1. 
b.Para avaliar a capacidade térmica do calorímetro, 
utilize uma quantidade 𝑚1 = 60𝑔 de água, 
inicialmente a uma temperatura cerca de 10°C 
abaixo da temperatura ambiente. 
______1 m
 
Nota pratica: o valor particular 60g ocorre nesta atividade porque é um valor que está em 
conformidade com o tamanho físico do calorímetro. 
 
c. Com o sistema em equilíbrio térmico, faça a leitura da temperatura no interior do calorímetro. 
_____1 T
 
d. Aqueça cerca de 𝑚2 = 60𝑔 de água em um becker a uma temperatura 20°𝐶 acima da 
temperatura ambiente e acrescente à quantidade de água já existente no calorímetro. 
____2 m
 
_____2 T
 
e. Com o sistema em equilíbrio térmico, faça a leitura da temperatura 𝑇𝑓 no interior do calorímetro. 
_____fT
 
f. Utilize o resultado de suas anotações e avalie a capacidade térmica do calorímetro,
agua
f
f
agua cm
TT
TT
cme 1
1
2
2 










 
______e 
 
Note que o equivalente em água do calorímetro 𝑚𝑒 𝑔 é, numericamente, igual a sua capacidade 
térmica 𝑒 𝑐𝑎𝑙/°𝐶 . 
 
 
 
 
 3 
Parte B Calor específico de um sólido 
 
Material e componentes 
 Calorímetro 
 Termômetro 
 Aquecedor 
 Fonte de tensão 
 Becker 
 Blocos de metal 
 
Procedimento 
 
a.O procedimento é análogo ao anterior. Faça a montagem do dispositivo como ilustrado no 
diagrama da figura 6 com de água, inicialmente a uma temperatura cerca de 
abaixo da temperatura ambiente. 
_____1 m
 
 
b. Com o sistema em equilíbrio térmico, faça a leitura da temperatura no interior do calorímetro. 
_____1 T
 
c.Em um banho de água em ebulição aqueça , um dos blocos destinado ao experimento, à 
temperatura de ebulição da água. Para isto, utilize um becker e um ebulidor de imersão. 
d.Transfira o bloco de metal de massa e temperatura , igual a temperatura de ebulição da 
água para o calorímetro. 
_____2 m _____2 T
 
e. Note que o sistema leva alguns segundos até o equilíbrio. Com o sistema em equilíbrio térmico, 
faça a leitura da temperatura Tf no interior do calorímetro. 
_____2 m _____fT
 
f.Com o resultado de suas anotações calcule: 
)(
))((
22
11
f
fa
m
TTm
TTecm
c



o calor especifico do metal. 
 cm=____________ cm=____________ 
 
Verifique na página web de alguns laboratórios informação sobre o que o calor especifico deve ser 
para metais. 
g.Faça o experimento para o caso de um outro metal. 
 cm =____________ cm =____________ 
 cm =____________ cm =____________ 
 
 
 4 
 
 
Parte C Calor latente de fusão do gelo 
 
Material e componentes 
 Calorímetro 
 Termômetro 
 Aquecedor 
 Fonte de tensão 
 Becker 
 Blocos de gelo 
 
 
 
Procedimento 
 
a. Para avaliar o calor latente de fusão do gelo, utilize a quantidade de água, m1 = 100g, à 
temperatura entre 40°C e 45°C. 
 
Note que o sistema leva alguns segundos até o equilíbrio. Nesse ponto, faça a leitura da temperatura 
T1 do calorímetro em equilíbrio. 
T1 = _________ 
 
c. Abra o calorímetro e acrescente gelo fragmentado, 50g ou próximo. Com o gelo fundido faça a 
leitura da Tf de equilíbrio. 
Tf = _________ 
 
Nota pratica: certifique-se da temperatura do gelo, para isto faça o contato do gelo com um pedaço 
de papel poroso a 
C0
 o gelo molha o papel ; para obter a massa m2 do gelo fundido, avalie o 
volume total da água contida no calorímetro. 
m2 = _________ 
d. Calcule o calor latente
2
11 ))((
m
TTcme
L
fa
f


de fusão do gelo 
Lf = _________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 5 
 
Atividade II Equivalente mecânico do calor 
 
Material e componentes 
 Calorímetro 
 Termômetro ( 50ºC calibrado em 0.1ºC ) 
 Serpentina de aquecimento ( R = 10Ω ) 
 Fonte de tensão (12V DC, 3A ) 
 Becker 
 Cronômetro 
Procedimento 
a.Faça a montagem do dispositivo como ilustrado no diagrama da figura 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nota prática 
 Calor específico da água: 
Cgcalca º/1
. 
 Densidade da água a 40C: 1 kg/l 
 Equivalente em água do calorímetro:
)(gme
=______ 
b.Avalie a massa de água 
am
 contida no calorímetro. Para isto, pese inicialmente o calorímetro. 
Com água o suficiente para cobrir a serpentina de aquecimento, pese novamente o calorímetro e 
calcule 
am
. 
gma ______
 
 
 
c. Com a fonte de tensão fora do circuito, avalie a temperatura inicial T1, no interior do calorímetro. 
CT ______º1 
 
 6 
d.Ligue simultaneamente a fonte de alimentação e o cronômetro, com o reostato da fonte definido de 
modo que o amperímetro marque 2,0A. 
e.Faça a leitura da tensão V (volts)nos terminais da serpentina de aquecimento. 
VoltsV ____
 
f.Desligue a serpentina de aquecimento, nesse ponto, faça a leitura do tempo de aquecimento
)(st
e 
da temperatura 
)(02 CT
no interior do calorímetro. 
g.Com o resultado de suas anotações, calcule o equivalente mecânico
))(( 12
2
TTmmcR
tV
E
ea
M



 
. 
Note que o equivalente em água do calorímetro
)(gme
é, numericamente, igual a sua capacidade 
térmica 
)(cale
. 
 
___________mE
 
 
Nota: - O valor aceitável para
mE
é4,186 J/cal. 
 
 
 
 
 
Atividade III Coeficiente de dilatação linear 
 
Material e componentes 
 Tubos metálicos ( aço, alumínio, cobre ) 
 Termômetro 
 Aquecedor 
 Becker 
 Dilatômetro de precisão 
 Conectores 
 Escala métrica 
Procedimento 
a.Faça a montagem na base de expansão de cada tubo destinado ao experimento, como ilustrado 
no diagrama da figura 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 7 
 
b. Para cada caso avalie o coeficiente de expansão térmica 
TL
L



0

 , para isto, faça a leitura 
do comprimento inicial 
)(0 cmL
 de cada tubo a temperatura ambiente T0. 
L0 = ______ cm T0 = ______°C 
 L0 = ______ cm T0 = ______°C 
 L0 = ______ cm T0 = ______°C 
 
c. Faça a conexão do tubo metálico utilizado ao gerador de calor. Para cada montagem, verifique a 
temperatura 
1T
 na entrada, 
2T
 na saída do tubo e calcule o valor médio
2
21 TTTm


. 
T1 = _____°C T2 = ____°C 
CTmedio ____º
 
T1= _____°C T2 = ____°C 
CTmedio ____º
 
T1 = _____°C T2 = ____°C 
CTmedio ____º
 
 
d.Calcule
omedio TTT 
; 
_____T _____T _____T
 
e. Faça a leitura da variação do comprimento 
)(mmL
 do tubo utilizado. 
mmL ____ mmL ____ mmL ____
 
f. Utilize a equação 
TLL  0
 e calcule 

 para o cobre, aço e alumínio. 
____Cu ____Al ____steel
 
Verifique a página web de alguns designers informação sobre o que o coeficiente de expansão linear 
deve ser para metais usuais.