53710990_ATIVIDADE_PRTICA_DE_FSICA_TERMODINMICA_E_ONDAS___2018 novo

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ATIVIDADE PRÁTICA DE FÍSICA TERMODINÂMICA E ONDAS
 
A Atividade Prática de Física Termodinâmica e Ondas será realizada a partir da utilização do Laboratório Virtual de Física (virtual lab, o mesmo utilizado na disciplina de Física). Para entrar nos experimentos descritos pelo roteiro de experimentos, o aluno deverá abrir o software, entrar na primeira janela e clicar no livro azul que se encontra sobre a mesa (workbook). 
Os experimentos a serem realizados são: 
Lab 20 - Densidade e Flutuabilidade.
Lab 21 - Pressão e Volume de Gases.
Lab 22 - Calor Especifico de Metais.
Lab 23 - Mudanças de Estado Físico.
Veja na aula 12 o Roteiro de Experimento - lab 20, 21, 22 e 23 do laboratório virtual, nele encontram-se os roteiros dos experimentos pedidos, siga o passo a passo, realize os experimentos e com os resultados obtidos responda as questões propostas no próprio roteiro, preencha as tabelas, cálculos e os gráficos. Os documentos podem ser editados no Word e os Gráficos no Excel.
Posteriormente deve redigir e apresentar um relatório cientifico, conforme modelo, somente para o experimento Lab 22 – Calor Específico de Metais. Neste relatório devem constar todos os gráficos solicitados no roteiro do experimento e as respostas para todas as perguntas do mesmo roteiro devem ser exploradas no texto do relatório.
Densidade e flutuabilidade 
Objetivo 
Aprender a distinguir quando um objeto irá boiar ou afundar. 
Habilidades em foco
Solucionar problemas, calcular, aplicar conceitos, fazer previsões, tirar conclusões.
Densidade de um sólido
	Amostra
	Massa da amostra (kg)
	Volume do Fluido Virtual B
(mL)
	Volume do Fluido Virtual B + amostra (mL)
	Volume da amostra (mL)
	Peso do sólido (N)
	Densidade (g/mL)
	Empuxo exercido pelo óleo de oliva (azeite) (N)
	Gelo
(Ice)
	14,940
	230
	247
	16,5
	147,796
	0,906
	144,819
	Alumínio
(Aluminium)
	45,040
	230
	246
	16
	397,071
	2,530
	140,431
	Madeira 
(Pine Wood)
	10,334
	230
	246
	17
	101,342
	0,646
	149,208
5 - Solucionando problemas: A partir de suas medições, como determinar o volume da bola de gelo?
R.: O volume de um corpo (bola de gelo) é igual ao volume desloca por ele quando submerso em um fluido.
11- Solucionando problemas: De que maneira podemos determinar a massa do etanol e do béquer?
R.: Utilizando uma balança conforme experimento. Primeiro obtenha-se a massa do béquer vazio, depois encha-o com o fluido desejado obtendo então a massa total, posteriormente subtraia a massa do béquer do valor da massa total para obter o valor do fluido.
Densidade de um líquido
	Amostra
	Volume da amostra (mL)
	Massa do béquer vazio (g)
	Massa do béquer + amostra (g)
	Massa da amostra (g)
	Densidade do fluido (g/mL)
	Etanol
	230
	101,310
	282,000
	180,690
	0,786
	Água
	230
	101,310
	331,255
	229,945
	0,999
	Azeite
	230
	101,310
	307,103
	205,794
	0,895
	Fluido Virtual B
	230
	101,310
	155,464
	54,154
	0,236
Análise e conclusão
3 - Aplicando: O que determina se um objeto flutua ou afunda: o peso ou a densidade do objeto?
R.: O que determina se um corpo flutua ou afunda é a diferença da densidade do corpo pela densidade do fluido. Pois estes determinaram a interação entre as forças peso e empuxo, enquanto a força peso age para baixo a força de empuxo agirá para cima de forma a anulando a força anterior. Ou seja, o corpo só afundará se a densidade este for maior que a densidade do fluido, enquanto para flutuar a densidade do fluido deve ser maior que a densidade do corpo.
4 - Fazendo Previsões: Qual sólido vai flutuar no azeite? Explique.
R.: A madeira de pinheiro (Pine Wood), pois sua densidade é a única menor que a densidade do azeite. Desta forma é o único objeto onde a força peso é menor que a força empuxo.
	Amostra
	Densidade (g/mL)
	Peso do sólido (N)
	Densidade do fluido (g/mL)
	Empuxo exercido pelo óleo de oliva (azeite) (N)
	Resultado da interação das forças peso e empuxo (N)
	Resultado
	Gelo
(Ice)
	0,906
	147,796
	0,895
	144,819
	2,977
	Afunda
	Alumínio
(Aluminium)
	2,530
	397,071
	0,895
	140,431
	256,640
	Afunda
	Madeira 
(Pine Wood)
	0,646
	101,342
	0,895
	149,208
	-47,866
	Flutua
6 - Fazendo previsões: O que aconteceria se o cilindro fosse preenchido com água e azeite ao mesmo tempo?
R.: Primeiramente o azeite flutuaria sobre a água, devido a densidade do azeite ser menor que a densidade da água. O gelo ficaria entre os fluidos (azeite e água), pois sua densidade é maior que a do azeite e menor que a da água. Enquanto o alumínio afundaria rapidamente, por causa da grande diferença de densidade sua com do azeite e da água. E por fim a Madeira de pinheiro flutuaria, devido sua baixa densidade em relação a densidade do azeite.
7 - Tirando conclusões: O que você observaria se os três sólidos e os três líquidos fossem misturados no mesmo cilindro, ao mesmo tempo? Liste os sólidos e líquidos na ordem em que eles estariam dispostos no cilindro, de cima para baixo. Explique como você determinou essa ordem.
R.: Utilizando os mesmos fluidos e sólidos no experimento, obtém-se a seguinte disposição de cima para baixo: O fluido virtual B por cima de todos, a bola de madeira de pinheiro, o azeite, a bola de gelo, a água e no fundo a bola de alumínio. Esta ordem existe graças as diferentes densidades dos fluidos e dos sólidos utilizados sendo o primeiro com menor densidade enquanto o ultimo apresenta a maior densidade entre todos.
Pressão e volume de gases
Objetivo 
Descobrir como o volume de um balão, preenchido com gás, é afetado ao exercermos diferentes pressões sobre ele.
Habilidades em foco
Desenhar gráficos, tirar conclusões, interpretar dados, fazer previsões.
	Pressão (kPa)
	Volume (cm³)
	100
	7436
	200
	3718
	300
	2478
	400
	1859
	500
	1487
	600
	1239
	700
	1062
2 - Tirando conclusões: Seus resultados corroboraram o que você havia previsto?
R.: Sim, pois a pressão do meio externo é inversamente proporcional ao volume do gás interno ao balão, ou seja, com o aumento da pressão externa haverá uma diminuição do volume, graças a compressibilidade do gás interno ao balão.
3 - Interpretando dados: A relação entre pressão e volume é linear ou não linear?
R.: Conforme apresentado no gráfico a relação entre a pressão e o volume é inversamente proporcional, isto é não linear.
4 - Fazendo previsões: O que aconteceria com o volume de um gás se diminuíssemos a pressão?
R.: O volume aumentaria até o ponto de ruptura do balão.
Lab 22:	Calor específico de metais (Specific heat of Metals)
J.C. Corrêa Junior
Centro Universitário Uninter
Pap - Av. João Pinheiro, 1991 - Nossa Sra. Aparecida - CEP 3840-712 - Uberlândia - MG - Brasil
E-mail: josecarloscorreajunior@gmail.com
7
Resumo. Este relatório demonstra uma serie de experimentos que possibilitam a estudar como o calor específico afeta a variação de temperatura de uma substância e comparar o calor específico de metais comuns com o calor específico da água. Palavras chave: (calor especifico, substâncias, temperatura)
Introdução
O calor especifico de uma determinada substância é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1g de certa sustância em 1ºC. A água, por exemplo, tem calor específico de 4.18 J/(g · °C).
Procedimento 
Neste experimento há dois metais diferentes o alumínio (Al) e o aço inoxidável e ambos serão submetidos aos mesmos procedimentos. Primeiramente serão coletados a massa de cada metal. 
Depois cada metal será aquecido a 200 ºC por 20 - 30 segundos e posteriormente colocados em um calorímetro com 100mL de água à 25ºC com densidade de 0,998g/mL (. Anote a temperatura máxima obtida pela mistura da água com cada metal.
Após realizado os procedimentos determine a variação de temperatura para água para os dois casos, para o alumínio e também para o aço inoxidável através da formula.
Calcule a quantidade de calor (Q), adquirido pela água utilizando a seguinte equação e o calor especifico da água igual a :
Sabendo que o calor adquirido pela água é igual ao calor perdido pelo metal (e, por isso, o Q é negativo), calcule e anote na tabela 1 o calor específico[J/g℃] de cada metal.
Tabela 1: Tabela de dados
	
	Alumínio
	Aço
	Massa de metal 
	7,355
	23,337
	Massa de água 
	99,8
	99,8
	Temperatura inicial da água 
	25,00
	25,00
	Temperatura inicial do metal 
	200
	200
	Temperatura máxima da água + amostra 
	27,38
	29,19
	Variação de temperatura da água 
	4,19
	2,38
	Quantidade de calor da água 
	993,800
	1749,590
	Variação de temperatura do metal 
	-172,62
	-170,81
	Calor específico [J/g°C]
	0,783
	0,439
6 - Aplicando conceitos: Descreva o que aconteceria com a temperatura de uma lata de aço e de uma lata de alumínio ao retirá-las do congelador. Inclua o conceito de calor específico na sua discussão.
R.: As duas latas tenderam ao equilíbrio térmico com o meio, sendo que, a lata de alumínio demorará mais tempo para atingi-lo, pois, o metal alumínio possui um calor especifico maior do que o aço.
7 - Analisando: Muitas panelas são feitas de aço ou alumínio. Discuta qual tipo de panela seria melhor.
R.: Pela análise dos calores específicos do aço e do alumínio, percebe-se claramente que a opção mais vantajosa é a panela de aço, pois para variar a temperatura de 1ºC de 1g (um grama) de aço é preciso de uma energia bem menor do que para fazê-lo com o alumínio.
8 - Prevendo: A mesma quantidade de calor é aplicada à determinada massa de água e à mesma massa total de água e aço. Qual amostra atingirá uma temperatura mais alta? Explique.
R.: A amostra com apenas água atingirá maior temperatura, pois a variação de temperatura é inversamente proporcional ao calor especifico e massa.
9 - Planejando experimentos: Desenhe e execute um experimento para testar sua hipótese. Resuma seu experimento e informe seus resultados. Observe também o resfriamento da água pura e da amostra de água com aço. Descreva as diferenças no resfriamento dessas duas amostras.
Conclusão:
Conclui-se que o calor especifico de tem grande impacto na eficiência energética, sabendo o calor especifica é possível fazer melhores escolha do material.
Referências
https://www.todamateria.com.br/calorimetria/
1. 
 Mudanças de estado físico
Objetivo 
Estudar as mudanças do estado físico da água: do estado sólido ao estado líquido e ao estado gasoso.
Habilidades em foco
Desenhar gráficos, interpretar dados, aplicar conceitos, tirar conclusões, relacionar causa e efeito, analisar.
	Ponto de evaporação [ºC]
	Pressão ao evaporar 
	100
	760 torr ou 101,3kPa
2 - Anote, no espaço abaixo, a massa de gelo. Observe a variação na temperatura enquanto o gelo resfria a água e derrete.
Massa do gelo: 26,734
Análise e conclusão
1 - Desenhando gráficos 
2 - Interpretando gráficos: Quais estados físicos existem dentro do calorímetro a 0 °C?
R.: Liquido e sólido
3 - Aplicando conceitos: O que aconteceu com a temperatura enquanto ainda havia gelo na água? Por quê?
R.: A temperatura se mantem fixa em 0 °C, pois existe uma transferência entre estado sólido para liquido e toda energia fornecida é utilizada para mudar o estado da matéria isso caracterizado como calor latente.
4 - Tirando conclusões: O que aconteceu com a temperatura depois que o gelo derreteu? Por quê?
R.: Após o gelo derreter a temperatura começa a subir, pois haverá uma transformação de calor em temperatura.
5 - Aplicando conceitos: O aquecedor continuou ligado após a água atingir seu ponto de evaporação. O que aconteceu com a temperatura da água nesse momento?
R.: Novamente a temperatura se manteve, pois novamente havia uma mudança do estado liquido para o estado sólido.
6 - 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.: A temperatura é diretamente proporcional a pressão, em altitudes maiores a pressão é menor, logo a temperatura de ebulição também é menor. 
7 - Analisando: Qual mudança de estado físico necessitou de mais energia? Explique.
R.: A mudança do estado liquido para gasoso, pois necessita de mais energia
Volume (cm³)	100	200	300	400	500	600	700	7436	3718	2478	1859	1487	1239	1062	Pressão (kPa)
Volume (cm³)
Série 1	1.01	2.04	3.05	4.0599999999999996	5.08	6.11	7.11	8.1199999999999992	9.1199999999999992	10.119999999999999	11.14	12.15	13.16	14.16	15.19	16.2	17.21	18.22	19.25	20.260000000000002	21.2	8	22.3	23.33	24.33	25.35	26.38	31.51	36.65	41.66	46.68	51.74	56.81	61.91	66.97	71.989999999999995	77.14	82.22	87.28	92.31	97.34	102.4	107.51	112.53	117.59	122.71	127.86	132.91	137.97999999999999	143.12	148.26	153.28	158.32	163.32	168.32	173.48	178.52	183.58	188.63	193.79	198.8	203.93	209.09	214.09	219.21	224.25	229.25	234.29	239.39	244.4	249.41	254.45	259.57	264.72000000000003	269.88	274.95999999999998	279.97000000000003	285.05	290.18	295.27999999999997	300.3	305.35000000000002	310.39999999999998	315.43	320.45999999999998	325.58999999999997	330.63	335.67	340.69	345.77	350.85	355.86	36	0.89	365.89	370.94	376.05	381.18	386.2	391.32	396.49	401.53	406.55	411.69	416.71	421.73	426.76	431.91	437.07	442.09	447.13	452.17	457.28	462.3	467.34	472.51	477.56	482.62	487.67	492.72	497.91	502.91	507.95	25	24.99	24.99	25	22.77	20.79	19.02	17.45	16.04	14.77	13.63	12.59	11.64	10.78	9.99	9.27	8.6199999999999992	8.01	7.44	6.92	6.45	6.01	5.61	5.22	4.87	4.55	3.25	2.34	1.67	1.21	0.87	0.64	0.46	0.35	0.25	0.19	0.14000000000000001	0.1	7.0000000000000007E-2	0.05	0.03	0.04	0.03	0.02	0.02	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	0	0	-0.01	-0.01	-0.01	-0.01	-0.01	-0.01	-0.01	-0.01	0	0	0.01	0.01	0.01	-0.01	-0.01	-0.01	-0.01	-0.01	0	0	-0.01	-0.01	0.05	0.12	0.17	0.23	0.28000000000000003	0.34	0.39	0.44	0.49	0.55000000000000004	0.6	0.66	0.71	0.76	0.81	0.86	0.92	0.97	1.02	1.07	7.62	14.26	20.67	27.03	33.51	39.82	46.11	52.37	58.77	65.14	71.31	77.48	83.62	89.82	95.89	100.01	100.01	100.01	99.99	99.99	100	100	100	100	Tempo
Temperatura