Atividade Prática Termodinâmica e ondas

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ATIVIDADES PRÁTICAS - TERMODINÂMICA E ONDAS 
FRANCISCO RENATO HOLANDA DE ABREU 
RU: 1800879 
CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL - UNINTER 
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA 
PAP – FORTALEZA-CE 
 
LABORATÓRIO 20 
Densidade e Flutuabilidade 
 
 
Objetivo 
Aprender a distinguir quando um objeto irá boiar ou afundar. 
 
 
Introdução 
Neste laboratório, através de experimentos, podemos observar conceitos de massa, peso, 
densidade, e flutuabilidade. 
Foram feitos experimentos com diversos materiais e fluidos para que descobríssemos por que 
alguns flutuam e outros afundam. 
 
 
Tabela de dados 1 
Amostra 
Massa 
da 
amostra 
Volume 
do 
fluido 
virtual 
Volume 
do 
fluido 
virtual + 
amostra 
Volume 
da 
amostra 
(Ml) 
Peso do 
sólido (N) 
Densidade 
(g/ml) 
Empuxo 
exercido pelo 
óleo de Oliva 
(N) 
Gelo 0,0174 228 247 19 0,17052 0,91579 0,16702 
Alumínio 0,0399 228 243 15 0,39102 2,66000 0,13186 
Madeira 0,0107 227 244 17 0,104944 0,62941 0,14944 
 
 
Tabela de dados 2 
Amostra 
Volume da 
amostra (Ml) 
Massa do 
Béquer (g) 
Massa do 
Béquer + 
Amostra (g) 
Massa da 
amostra (g) 
Densidade 
(g/ml) 
Etanol 226 101,31 230,682 129,372 0,572442478 
Água 229 101,31 330,887 229,577 1,002519651 
Azeite 228 101,31 305,943 204,633 0,897513158 
 
 
Análise e conclusão 
 
Sabendo que o que determina quando um objeto afunda ou flutua é a densidade, torna-se de 
suma importância fazer os cálculos dela. Para tal é preciso conhecer a massa e o volume do 
objeto. 
 
Para cada objeto ou fluido encontramos a densidade, conforme as tabelas acima, e concluímos 
que para o objeto afundar ou boiar analisamos a densidade do objeto e a densidade do meio em 
que está colocado. 
Se o objeto tem a densidade maior que a densidade do fluido, ele irá afundar. 
Observamos os cálculos da força de empuxo, que atua contrária ao peso do objeto, ajudando 
também na análise de flutuabilidade, pois se o peso (massa x gravidade) for menor que o 
empuxo, o objeto irá flutuar. 
Sendo o peso maior que a força de empuxo, o objeto irá afundar. 
 
Para cálculo de força de empuxo, devemos usar massa x gravidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO 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. 
 
Introdução 
O filósofo e teólogo Robert Boyle estudou as propriedades dos gases no século XVII. Ele 
percebeu que os gases se comportavam como molas. Ao comprimir ou expandir, os gases 
tendem a voltar ao seu volume original. Boyle estudou a relação entre a pressão e o volume de 
um gás e resumiu seus resultados no que hoje são chamadas de leis de Boyle. Observando os 
dados abaixo coletados a partir dos experimentos, chegamos a conclusão de que a medida que a 
pressão aumenta, o volume do gás diminui. A relação entre volume e pressão é proporcional e 
linear. 
 
Pressão (KPa) Volume (cm³) 
100 7436 
200 3718 
300 2478 
400 1859 
500 1487 
600 1239 
700 1062 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Pressão e Volume (cm³) 
LABORATÓRIO 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 
Neste experimento, foi comparado o calor específico de metais comuns com o calor específico da 
água. E o calor específico afeta a variação de temperatura de uma substância. Algumas 
substâncias necessitam de mais calor para aumentar sua temperatura em relação a outras. A 
quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1g de certa substância em 1º 
C é o que chamamos de calor específico dessa substância. A água, por exemplo, tem calor 
específico de 4,18 J/(g . ºC). 
 
 Alumínio Aço 
Massa de metal (g) 7,3546 23,3374 
Volume de água (Ml) 100 100 
Massa de água (g) 99,8 99,8 
Temperatura inicial da água (°C) 25 25 
Temperatura inicial do metal (°C) 200 200 
Temperatura máxima da água + amostra (°₢) 27,39 29,20 
Calor específico (J/[g . °C]) 0,786 0,44 
 
 
Analisando a variação de temperatura da água, ela ganha calor. Portanto paraos cálculos os 
valores são positivos, entretanto os metais em contato com a água perdem calor e ficam nos 
cálculos de calor específico com a temperatura negativa. 
 
Variação de temperatura da água quando colocada a amostra de metal, calculando: 
 
Temperatura inicial: 25° C 
 
Temperatura final com a amostra de alumínio: 27,39° C 
 
Variação de temperatura: 2,39° C 
 
 
Temperatura inicial: 25° C 
 
Temperatura final com a amostra de alumínio: 29,20° C 
 
Variação de temperatura: 4,2° C 
 
 
** A água ganha temperatura 
 
A água neste processo recebe calor, portanto sua equação será: 
 
Com Alumínio 
Q = m x Δt x C 
 
Q = 99,8 x 2,39 x 4.184 
Q = 997,98 J 
Com Aço 
Q = m x Δt x C 
 
Q = 99,8 x 4,2 x 4.184 
Q = 1.753,76 J 
 
Já os metais neste processo, perdem calor a sua equação fica: 
 
Variação de temperatura do metal, quando colocado na água: 
 
O Alumínio 
 
Temperatura inicial? 200° C 
 
Temperatura final quando colocada na água: 27,39° C 
 
Variação de temperatura do alumínio: -172,61° C ( O sinal negativo indica a perda de 
temperatura) 
 
 
O Aço 
 
Temperatura inicial: 200° C 
 
Temperatura final quando colocada na água: 29,2° C 
 
Variação de temperatura do aço: -170,8° C ( O sinal negativo indica a perda de temperatura) 
 
Para o Alumínio 
-Q = m x Δt x C 
 
-997,98 = 7,3546 x (27,39 – 200) x C 
-1.269,48 C = -997,98 
 
C = 0,786 J 
 
Para o Aço 
-Q = m x Δt x C 
 
-1.753,76 = 23,3374 x (29,20 – 200) x C 
-3.986,03 C = -1.753,76 
 
C = 0,44 J 
 
Baseado n esse experimento, podemos deduzir que as panelas de aço inox serão panelas que 
irão esquentar mais rápido, pois seu calor específico é mais baixo que o do alumínio e portanto 
serão mais rápidas gerando economia de tempo e energia para o preparo dos alimentos sendo 
mais eficientes. 
As panelas de alumínio precisam de mais calor. Seu calor específico é mais alto, perdem calor 
para o meio também mais rápido. Para o caso contrário (ganhando temperatura), latas de 
alumínio e de aço que são retiradas do congelador, perdem calor para o ambiente, tendendo ao 
equilíbrio. Mais rápido o aço inox que as latas de alumínio. 
 
 
 
Experimento 
Aplicando a mesma quantidade de calor, em dois casos diferentes. O primeiro caso somente 
água, e no segundo caso água e aço, observamos que: 
 
Q = M x Δt x C 
 
Isolando Δt, temos que Δt = Q A variação de temperatura é inversamente proporcional à: 
 
M x C massa 
 
Quem possuir menor massa, terá maior temperatura. 
 
 Água Água + Aço 
Temperatura 4,184° C 4,184° C 
Massa 99,8g 99,8g + 23,3373g = 123,1373g 
Δt 29,19° - 25° = 4,19° Δ = 4,19° 
Q 1.749,59 J 2.158,72 J 
 
Diferença entre as amostras: Q = 409,13 J 
 
 
LABORATÓRIO 23 
Mudanças de Estados Físicos 
 
Objetivo 
Estudar as mudanças do estado físico da água: Do estado sólido ao estado líquido e ao estado 
gasoso. 
 
 
Introdução 
Muitas substâncias podem existir tanto no estado sólido quanto no estadolíquido. 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 para o estado líquido. As 
moléculas que constituem um gás contém mais energia térmica do que as moléculas da mesma 
substância no estado líquido. As moléculas de um gás estão mais espaçadasumas das outras 
em relação às moléculas de um líquido. A transição de forma líquida para a forma gasosa é 
chamada de evaporação e o corre 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. 
 
TABELA DE DADOS 
Ponto de evaporação Pressão ao evaporar 
99,51 °C 747 bar 
 
 
Dentro do calorímetro a 0° existem dois estados físicos, sólido e líquido. 
 
Aplicando conceitos 
 
O que aconteceu com a temperatura enquanto ainda havia gelo na água? Por quê? 
A temperatura diminui porque ocorreu troca de calor entre o gelo e a água, até atingir a 
temperatura ambiente do líquido (ponto de fusão). 
Depois que o gelo derreteu a temperatura aumentou. 
O aquecedor continuou ligado após a água atingir seu ponto de evaporação. A água manteve a 
mesma temperatura. 
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? 
Quanto menor a pressão do ar, menor o esforço das moléculas, e menor o ponto de ebulição da 
água. 
 
Analisando 
 
Na vaporização, precisa de mais energia, porque assim acontecem as quebras intermoleculares. 
Sendo que no estado gasoso as moléculas estão mais afastadas umas das outras, do que no 
estado líquido.