Relatório de Transmissão de calor

Prévia do material em texto

1 – Introdução
Meios de propagação de calor
Em termologia, calor é a transferência de energia térmica de um corpo para o outro, no qual a energia é transferida do corpo com maior temperatura para o corpo com menor temperatura.
Para que isto aconteça é necessário que ele seja transferido de uma região para outra do próprio corpo ou de um corpo para outro, e existem três processos de transferência de calor, sendo eles: condução, convecção e irradiação.
- Condução: Neste processo, a transmissão ocorre de partícula para partícula, no qual não há transporte de matéria de uma região para outra. Esse processo ocorre mais nos metais, que são bons condutores de calor.
- Convecção: Este processo só ocorre em fluídos, pois nele, a transmissão de calor é feita através do transporte de matéria, e nos sólidos as partículas não podem ser arrastadas.
- Irradiação: A transmissão é feita por meio de ondas eletromagnéticas. Pode ocorrer tanto no vácuo quanto em meios materiais, no ar por exemplo. É a única que ocorre no vácuo, tendo como exemplo, a energia térmica que o planeta terra recebe do sol.
1 – Experimento de condução
– Materiais e métodos
- 01 Base principal;
- 05 Corpos de prova esféricos de aço;
- 01 Lâmina suporte em aço inoxidável;
- 01 Biombo protetor e canalizador, com suporte de termômetro e janelas de entrada
- 01 Lamparina
Para realizar o experimento, tudo foi posicionado como na imagem, e após ligar a lamparina foram cronometrados o tempo de queda de cada esfera.
Figura 1 – Montagem para experimento de condução
Foram obtidos os seguintes resultados:
Esfera nº1 = 10,9s;
Esfera nº2 = 27,4s;
Esfera nº3 = 58,2s;
Esfera nº4 = 1m58s;
Esfera nº5 = 2n04s;
No qual, a ordem é crescente a partir da extremidade que está recebendo energia na forma de calor.
– Questões
– Justifique o fato da energia térmica penetrar no extremo da lâmina com as esferas se desprenderem sucessivamente, nos pontos 1, 2, 3, 4 e 5.
A esferas se desprendem sucessivamente pois, a transferência de calor em questão é a condução, no qual é transferida de molécula para molécula.
– Qual a função da cera e das esferas utilizadas no experimento.
A cera é utilizada para fixar as esferas na lâmina, é um material com um ponto de fusão baixo, no qual nos facilita no experimento, pois não precisa de muito calor para se liquefazer.
– Pode a esfera 2 cair antes da esfera 1? Justifique sua resposta.
Não é possível, pois na condução de calor, a transferência ocorre de molécula para molécula, em efeito gradiente, no qual o calor passa primeiro pela esfera 1 depois pela esfera 2. 
– Como é denominada esta maneira do calor se propagar e qual a sua principal característica?
A maneira com que o calor se propaga neste experimento é a condução, e sua principal característica é que a propagação ocorro de molécula para molécula sem deslocamento de matéria.
– Experimento de convecção
– Materiais e métodos
- 01 base principal com: sapatas niveladoras, chave liga-desliga isolada, haste vertical com regulagem de altura, refletor com soquete articulável;
- 01 fonte irradiante de feixe direcional;
- 01 ventoinha de alumínio com 8 hélices;
- 01 biombo protetor;
- 01 pivô em aço inoxidável.
Tudo foi montado como na imagem, e após ligar a lâmpada, foi cronometrado o tempo até a ventoinha começar a girar. 
Figura 2 – Montagem para experimento de convecção.
O tempo para a ventoinha começar a girar foi de 2m35s.
– Questões
– O que acontece a molécula de ar frio que se encontra próxima da lâmpada aquecida?
Ao ligar a lâmpada, que funciona como fonte de calor, as moléculas de ar frio que estão próximas a lâmpada se aquecem e se tornam menos densas e movem-se para cima, e as moléculas frias que são mais densas, movem-se para baixo, ocorrendo assim as correntes de convecção.
– Com base no princípio de Arquimedes. Justifique o movimento de subida da molécula aquecida de ar.
O princípio de Arquimedes nos diz que todo corpo imerso em fluído, sofre ação de uma força verticalmente para cima, cuja a intensidade é igual o peso do fluído deslocado pelo corpo. Esse princípio foi formulado para agua, porém funciona para qualquer fluído, inclusive o ar. Sendo assim, podemos justificar a subida da molécula de ar aquecida baseado nesse princípio, ou seja, quando a molécula de ar é aquecida, ela se torna menos densa, e sofre uma força verticalmente pra cima do ar frio que está embaixo.
– Justifique o movimento da ventoinha.
O movimento da ventoinha ocorre por causa das correntes de convecção, no qual, correntes de ar quente e ar frio ficam em constante circulação, fazendo a ventoinha girar.
– Como se denomina esta maneira do calor de propagar e qual a sua principal característica?
Esta maneira denomina-se transferência por convecção, e sua principal característica é a propagação de calor de molécula para molécula com deslocamento de matéria.
– Experimento de radiação
– Materiais e métodos
- 01 base principal com:
 Sapatas niveladoras, chave liga-desliga isolada, haste vertical com regulagem de altura, refletor com soquete articulável;
-01 fonte irradiante de feixe direcional;
- 01 biombo protetor e canalizador, com suporte de termômetro e janelas de entrada;
- 02 elásticos ortodônticos;
- 01 termômetro com escala de -10 a 110ºC.
Feito a montagem, foi medida a temperatura inicial do termômetro e ligada a lâmpada. A lâmpada foi desligada após 15 minutos e novamente foi medida a temperatura.
Esse procedimento foi realizado de três formas:
- 1º com o bulbo do termômetro livre;
- 2º com o bulbo do termômetro envolta em papel branco;
- 3º com o bulbo do termômetro envolta em papel carbono.
 
 Figura 3 – Bulbo livre Figura 4 – Bulbo com papel branco Figura 5 – Bulbo com papel 
 carbono
 
 Figura 6 – Montagem para experimento de radiação Figura 7 – Experimento de radiação
Os resultados obtidos foram os seguintes:
	
	Temperatura inicial (ºC)
	Temperatura final (ºC)
	Δt (ºC)
	Bulbo livre
	32
	36,5
	4,5
	Bulbo com papel branco
	32,7
	36
	3,3
	Bulbo com papel carbono
	33
	40
	7
– Questões
– De onde veio a energia térmica capaz de provocar a elevação de temperatura indicada no termômetro? 
A energia que eleva a temperatura do termômetro, vem através de radição do calor gerado pela lâmpada.
Justifique o fato da propagação do calor por irradiação não necessitar de um meio material para se propagar.
Essa forma de propagação de calor não necessita de um meio material pois a energia térmica é transporta através de ondas eletromagnéticas, principalmente na região do infravermelho. Essas ondas não são visíveis a olho nu. 
– Como é denominada esta maneira de o calor se propagar e qual a sua principal característica?
Essa maneira do calor se propagar denomina-se irradiação, e sua principal característica é que não necessita de um meio material. 
– Procure justificar a função da superfície espelhada existente na parte traseira da lâmpada?
A superfície espelhada tem a função de focar as ondas eletromagnéticas em um determinado sentido.
Qual a cor de tecido é mais recomendada para vestuários em zonas de temperatura elevada? Justifique a sua resposta?
Com base no experimento, podemos perceber que a cor mais recomendada para zonas com temperatura elevada é o branco, pois o branco reflete a luz enquanto a cor preta absorve.
4 – Resultados e discussões.
Os resultados ocorreram como esperado, porém, no experimento de radiação com o bulbo do termômetro envolvo em papel carbono, foi feito uma primeira vez e os resultados não foram satisfatórios, deduziu-se que houve interferência dos ventiladores que foram ligados durante o processo. Foi feito então novamente o experimento com os ventiladores desligados, e os resultados foramsatisfatórios.
5 - Conclusão
Com base nos experimentos realizados, pode-se confirmar na prática a teoria vista em sala de aula. Os resultados foram todos como se era esperado. 
6 - Referências
RADIAÇÃO, CONDUÇÃO E CONVECÇÃO. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/radiacao-conducao-conveccao.htm>. Acesso em: 17 de setembro de 2016.
MECÂNISMOS DE TRANSFERÊNCIAS DE CALOR. Disponível em: < http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap2/cap2-9.html>. Acesso em: 18 de setembro de 2016.
PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR. Disponível em: <http://www.fisica.net/einsteinjr/6/transferencia_de_calor.html>. Acesso em: 18 de setembro de 2016.