APL 0.1 - Rendimento No Aquecimento

Fundamentação Teórica

Consideramos a massa de água (m) de 223,3g encontrada a uma temperatura inicial (ɵ_i) de 15,5°C.

Depois de aquecida, esta massa de água, utilizando uma resistência elétrica de aquecimento vai ocorrer uma transferência de energia, como calor, da resistência para a água .

O calor (Q) é a energia transferida do sistema de temperatura mais alta para o sistema de temperatura mais baixa .

Esta energia transferida é necessária para aumentar a temperatura da massa de água depende de vários de fatores:

Massa da água ;

Diferença entre a temperatura final e temperatura inicial da água ( ∆θ= θ_(f )- θ_i )

Capacidade térmica mássica da água ( c_água=4186 J 〖kg〗^(-1) 〖°C〗^(-1) )

Para calcular a Energia útil (quantidade de calor) : Q=m .c .∆θ

A energia util é a energia absorvida pela água fez com que a água aumentasse a temperatura. Mas nem toda a energia é utilizada. Alguma dessa energia dissipa-se, que é dada pela seguinte expressão: E_fornecida= E_útil+ E_dissipada

Podemos determinar o valor da energia fornecida a partir da potência da resistência elétrica utilizada , assim, utiliza-se a diferença de potencial nos terminais da resistência e a intensidade da corrente que atravessa o circuito elétrico. Para determinarmos a energia fornecida ao sistema utilizamos a seguinte expressão: E_fornecida=U .I .∆t

Sendo “U” a diferença de potencial elétrico; “I” a intensidade da corrente e "∆t” o intervalo de tempo.

A energia útil obtém-se a partir da seguinte expressão: Eu=m .c .∆θ/∆t

Depois para sabermos qual o rendimento no aquecimento, calculamos a partir da seguinte expressão: η=Eu/Ef.100

Em que "η" é o rendimento , “Eu” é a energia útil e “Ef” é a energia fornecida.

Procedimento

Enchemos um gobelé com água e medimos a massa da água (223,3g) e a sua temperatura inicial (15,5°C) . De seguida montamos o circuito elétrico e isolamos o sistema com prata para que o rendimento seja maior e que haja uma menor dissipação de calor. Verificamos a sua temperatura inicial (15,5°C ) e ligamos o sistema isolado à fonte de alimentação com a voltagem de 6 volts e intensidade da corrente 3A porque tínhamos duas resistências.

À medida que a temperatura ia aumentando, agitávamos a água sem parar.

De 2 em 2 minutos durante 50 minutos verificávamos a sua temperatura e apontávamos.

Depois calculamos o rendimento a cada 10 minutos com a seguinte expressão:

η=Eu/Et.100=mc∆T/UI∆t.10

Observação de Resultados

t/minutos T/ ɵ t/minutos T/ ɵ

0 15,5 °C 26 27,1 °C

2 16,6 °C 28 28,1