O Experimentos Termodinâmica

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 BACHARELADO EM AGRONOMIA

TRABALHO DE FÍSICA

Relatório de Aula Prática de Termodinâmica

Posse-GO

2018

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA

GOIANO-CAMPUS POSSE-GO

BACHARELADO EM AGRONOMIA

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA DE TERMODINÂMICA

CARLOS EDUARDO CRESTANI REIS

JOÃO PEDRO MENDES

PEDRO HENRIQUE BARBOSA

Prof.: Dr. Valdeir Antônio da Silva

Posse-GO

Novembro, 2018

1. Introdução

Foram realizadas aulas práticas no laboratório de física sobre termodinâmica, com os alunos da turma de agronomia da disciplina de física I, a partir do dia 16/09/2018 sob supervisão do professor Valdeir Antônio. Durante as aulas foram feitos quatro experimentos, cada um tratou de uma área do conteúdo da disciplina.

A termodinâmica é um ramo da física que estuda como a variação da temperatura, da pressão e do volume interfere nos sistemas físicos. Seu estudo se baseia em quatro leis obtidas experimentalmente

A lei zero da termodinâmica determina que quando não há fluxo de calor resultante entre dois sistemas em contato térmico eles estão em equilíbrio térmico. O indicador do equilíbrio é a temperatura , pois não há fluxo resultante de calor entre os dois sistemas em contato térmico que possuem a mesma temperatura. (Cutnell e Johnson, 2006). Quando em contato, um termômetro e um objeto, entram em equilíbrio térmico após certo tempo, e a leitura do termómetro é tomada como a temperatura do objeto (Halliday, Resnick e Walker, 2009).

Segundo a primeira lei da termodinâmica propõe um aspecto físico ao princípio de conservação das massas de Lavoisier não se pode criar ou consumir energia, apenas armazená-la ou transferi-la ao meio onde se encontra, como trabalho.

A Segunda lei da termodinâmica propõe que o calor flui espontaneamente de uma substância de temperatura mais elevada para outra substância de temperatura mais baixa, e não fui espontaneamente no sentido contrário. (Cutnell e Johnson, 2006).

A terceira lei da termodinâmica afirma que não é possível abaixar a temperatura de um sistema até o 0 absoluto (T=0 K) (Cutnell e Johnson, 2006).

A temperatura é uma grandeza que diz respeito ao grau de agitação das moléculas que compõe algo. Ao se aquecer um material as moléculas que o compõe aumentam a agitação, dessa forma se afastam uma das outras aumentam qualquer uma das dimensões de um material. Cutnell e Johnson, 2006, intitulam esse fenômeno de dilatação ou expansão. Esse processo pode ser linear, alteração no comprimento do material, superficial, alteração na área da superfície de certo material, ou volumétrica, variação no volume do material. Ambos dependem do comprimento inicial, variação de temperatura e do coeficiente de dilatação térmica específico, ele pode ser linear, superficial ou volumétrico (Halliday, Resnick e Walker, 2009).

Este ramo da física também trata do calor e os fenômenos relacionados a ele. A energia de uma substância é a soma da sua energia cinética potenciais e de outros tipos de energia que as moléculas da substância possuem. Quando ela é transferida de um objeto de maior temperatura para um de menor temperatura recebe o nome de calor, que é medido em joules (J) (Cutnell e Johnson, 2006). Para Halliday, Resnick e Walker, 2009, essa energia se transfere para o ambiente devido a diferença de temperatura. A transferência de calor pode ocorrer de três formas: condução, convecção e irradiação.

A condução ocorre na ocasião em que o calor se transfere diretamente através do material sem que haja nenhum movimento do material (fluxo de massa) na transferência. Materiais que conduzem bem o calor são condutores térmicos, os que não conduzem bem o calor são isolantes térmicos (Cutnell e Johnson, 2006).

Quando o calor é transportado de um local para outro pelo movimento de um fluido acontece convecção. A parte mais quente do fluido por ser menos densa é empurrada para cima pelas forças de empuxo originárias da parte mais frias e mais densas ao redor. Convecção forçada ocorre quando um dispositivo faz a movimentação de um fluído (Cutnell e Johnson, 2006).

O processo em que se transfere energia por meio de ondas eletromagnéticas é intitulado Irradiação. Todos os objetos emitem ondas eletromagnéticas simultaneamente, alguns são bons absorvedores e também bons emissores, já outros são mal absorvedores e mal emissores (Cutnell e Johnson, 2006).

O calor total que deve ser fornecido ou removido para alterar a temperatura de uma substância de certa massa, temperatura e calor específico (propriedade específica dos materiais relacionada a quantidade de calor que é absorvida por ele para variar a temperatura em 1oC) é uma grandeza denominada quantidade de calor (Cutnell e Johnson, 2006). De acordo com Halliday, Resnick e Walker, 2009, a quantidade de calor absorvida por um material em certo intervalo de tempo é chamada capacidade térmica.

A quantidade de calor necessária para mudar a fase de uma substância de certa massa é nomeado calor latente. Os valores do calor latente de fusão, ebulição, e sublimação se referem respectivamente às mudanças de fase sólido/liquido, liquido/vapor e sólido/vapor (Cutnell e Johnson, 2006). Para Halliday, Resnick e Walker, 2009, O calor que muda o estado de um material é nomeado calor de transformação, e pode ser calor de vaporização ,vaporizar um líquido ou condensar um gás, ou calor de fusão ,fundir um sólido ou solidificar um liquido.

Os objetivos dos experimentos realizados foram; determinar a capacidade térmica (ou capacidade calorifica) de um corpo; identificar e conceituar a condução, uma das formas de propagação do calor; reconhecer que o calor, para se propagar, necessita de uma diferença de temperatura entre as regiões de escoamento; mencionar que o fluxo térmico sempre se verifica no sentido das temperaturas decrescentes; determinar o coeficiente de dilatação linear de um corpo de prova de( latão, Aço, Cobre), utilizando um dilatômetro linear, identificar trocas de calor envolvidas no processo, determinar o equivalente em água de um calorímetro.