Relatório Fisexp III Equivalente Mecânico do Calor

Prévia do material em texto

Universidade Federal Fluminense - UFF
Centro Tecnológico - CTC
Escola de Engenharia - TCE
Departamento de Engenharia de Telecomunicações – TET
 
 
 
 
Física experimental III
Laboratório nº 6
Equivalente Mecânico do Calor
Alunos: Amanda Cardoso Aires Mendes
 João Lucas da Silva Teixeira
 Juliana Oliveira de Paula
 Lucas Bonifacio Duarte da Silva
Professor: Yutao Xing
Sumário
Introdução_______________________________________________________________________ 3
Objetivo __________________________________________________________________________ 3 
Desenvolvimento________________________________________________________________ 3
Conclusão________________________________________________________________________ 6
Objetivo	
 Verificar a conversão entre transferência de energia na forma de trabalho e calor, bem como determinar experimentalmente a equivalência Joule-Caloria através da razão conhecida como Equivalente Mecânico dada por Z=W/Q, onde Z é a constante de Joule, W é o trabalho realizado pela corrente elétrica (neste experimento) e Q é a quantidade de calor transferida da resistência para o sistema.
Desenvolvimento
Inicialmente, medimos na balança o peso de um béquer vazio e obtemos:
Enchemos o béquer com 300 ml de água e medimos a massa do béquer com a água ( e determinamos a massa de água ( que iríamos inserir no calorímetro posteriormente.
 = 0,7g
Logo, obtemos:
Inserimos a massa de água no calorímetro. Movimentamos o termolizador e após 1 minuto medimos com um termômetro a temperatura de equilíbrio da água no calorímetro e obtemos:
Montamos o circuito Calorímetro (com o resistor totalmente submerso na água) + Fonte de 8V AC. Inserimos um termômetro no calorímetro de modo que esse não tocasse o fundo, e não o retiramos até o fim do experimento. 
Acionamos o circuito por 3 minutos (180s), desligamos a fonte, agitamos o termolizador e após 1 minuto medimos a Temperatura de equilíbrio T da água. Repetimos este procedimento ininterruptamente 5 vezes e preenchemos a primeira coluna da tabela.
Após registrar as cinco diferentes temperaturas, continuamos preenchendo a tabela utilizando os seguintes dados e cálculos: 
Dados utilizados para determinação da razão Z:
V= (7,5 0,2) Volts
I = (2,9 0,2) Ampères
= (16,5 0,5) Cal/
 
Cálculo do Calor (em cal):
Q = (
Onde:
c= 1,0 cal/g (Calor específico da água)
 T - (Variação de Temperatura)
Cálculo do erro do Calor (
 
Substituindo os valores obtemos:
Cálculo da Potência (P):
P= V * I
P = 7,5 * 2,9 = 21,75 = 22,0 Watts
Cálculo do erro da Potencia (
P= 22,0 Watts
Cálculo do Trabalho (W) em Joules:
W= V * I * = P * 
Onde:
Variação do tempo em s
 Para o cálculo do Trabalho (W) utilizamos , já que o trabalho só era realizado enquanto a fonte estava ligada.
Cálculo do erro do Trabalho (
Tabela: Trabalho W vs Calor Q
	i
	T(
	
	Q(cal)
	Tempo (s)
	Tempo Total (s)
	
	1
	30,2
	3,2
	948,8
	240 
	240
	3,9
	2
	34,1
	7,1
	2.105,2
	240
	480
	7,9
	3
	36,9
	9,9
	2.935,4
	240
	720
	12,0
	4
	40,0
	13,0
	3.854,5
	240
	960
	16,0
	5
	44,0
	17,0
	5.040,5
	240
	1200
	20,0
	
	
	
	14.884,4
	1.200
	3.600
	59,8
A fim de traçarmos a melhor reta que ajusta os dados experimentais coletados utilizamos o método dos mínimos quadrados (MMQ) utilizando os dados da tabela abaixo e obtemos os coeficientes a e b.
	i
	Q(cal) =X
	=Y
	X²
	XY (x10³)
	(a+bX)
	
	1
	948,8
	3,9
	900.221,44
	3.700,3
	20.803,7
	
	2
	2.105,2
	7,9
	4.431.867,04
	16.631,1
	46.244,5
	
	3
	2.935,4
	12,0
	8.616.573,16
	35.224,8
	64.508,9
	
	4
	3.854,5
	16,0
	14.857.170,25
	61.672,0
	84.729,1
	
	5
	5.040,5
	20,0
	25.406.640,25
	100.810
	110.821,1
	
	
	14.884,4
	59,8
	54.212.472,14
	218.038,2
	327.107,3
	
 = 
a= -69,91
 = 
b= 22,00
Cálculo das incertezas:
 =
Obtemos, assim, a equação da reta dada por:
 Y= - 69,91 +22 x 
Conclusão
 Pôde-se verificar experimentalmente o equivalente mecânico(o equivalente elétrico) da caloria. Os valores obtidos neste relatório foram consideravelmente aceitáveis dentro de suas margens de erro, pois todas as relações comparativas entre os dados experimentais e os valores calculados através das conversões de energia na forma de trabalho e calor, e sua equivalência Joule-Caloria concordaram. 
Encontramos certa discrepância nos valores calculados e experimentais.