Relatório do grupo 1

 

 

RELATOŔIO DO LABORATOŔIO 13

Alunos:Alice Ananda, Ana Carolina, Rafael Braga, Victor Augusto

Turma:102 Grupo:01

Atvididade:Relatório lab 13

Professor: Marcos

AQUECIMENTO DIFERENCIADO E EBULIÇÃO DA ÁGUA

 

INTRODUÇÃO

Também chamada de termofísica, a Física Térmica é um ramo da fiśica que as relações de troca de calor e as manifestações de qualquer tipo de energia capaz de produzir aquecimento ou resfriamento.

Nesta atividade, iremos realizar duas exploraçoẽs que porporcionarão um maior entendimento com relações aos dois conceitos centrais da Física Térmica: Calor e Temperatura.

Calor e Temperatura são dois conceitos diferentes muito presentes em nosso dia a dia que vária pessoas nem ao menos sabem seus reais significados, porém, para realizarmos com êsito o estuda termofísica é de extrema importância o entendimento de tais conceitos.

 

§  Calor: É a energia térmica que flui de um corpo para outro em razão da diferença de temperatura existente entre eles, sendo que essa transferencia ocorre do corpo mais quente para o mais frio.

 

§  Temperatura: “É a grandeza física associada ao estado de movimento ou à agitação das partículas que compoem os corpos”. É muito comum as pessoas medirem as temperatura a partir da sensaçaõ de quente ou frio ao tocarem certo objeto, porém, não se pode confiar plenamente na sensação térmica já que está é muito dependente do tipo de material que está sendo analisado.

 

Ao realizarmos os procedimentos contidos no roteiro do laboratório 13, além de entendermos emlhor esses dois conceitos e a relação existente entre eles, iremos também conhecer um outro conceito muito presente nos estudos da física térmica: O calor específico, que a quantidade de energia necessária para que um corpo sofra uma alteração de 1°C em sua temperatura.

 

OBJETIVOS

A atividade do lab 13 teve como principal objetivo estudar e entender os dois conceitos centrais à Física Térmica, calor e temperatura, para que sejamos capazes de diferenciar um do outro.

O roteiro da atividade foi dividido em 2 explorações, cada uma com seus objetivos específicos, tais como,

na exploração 1:

§  Comparar a variação de temperatura sofrida por dois béqueres contendo massas iguais da água e de óleo de cozinha que receberam exatamente a mesma quantidade de energia proveniente de uma chapa térmica;

§  Entender o que é calor específico e qual a sua importância

na exploração 2:

§  Acompanhar o proceso de aquecimento e a ebulição de uma massa de água no interor da qual será imerso um ebulidor

§  Aprender a utilizar o gráfico "temperatura x tempo" para suas três finalidades, que são: medir a potência elétrica do aparelho utilizado para aquecer a água, entender como é o processo de ebulição e o que acontece com a temperatura quando a água atinge o ponto de ebulição e determinar a quantidade de energia necessária para transformar 1 uma grama de água no estado líquido em 1 grama de água no estado de vapor.

§  Estudar e entender o conceito "calor latente de vaporização"

PROCEDIMENTOS E MÉTODOS

Como já foi visto na seção anterior (Objetivos) cada exploração possuiu seus próprios objetivos
específicos e por isso também possuiu seus próprios procedimentos. Segue abaixo os procedimentos
e métodos utilizados na realização de cada uma das explorações:
Exploração 1:

Para realizarmos a 1ª exploração utilizamos uma chapa térmica e dois recipientes contendo em cada um a mesma massa de água e de óleo. Para que a massa nos dois recipientes fosse a mesma o professor tarou a balança.

Com materiais em mãos colocamos em uma mesma chapa térmica, que ficou ligada por um mesmo intervalo de tempo, os dois recipientes que continham água e óleo separadamente. Fizemos uma previsão sobre a quantidade de energia recebida pelas massas de água e óleo, através da chapa térmica. Consideramos que as massas de água e óleo eram as mesmas, fizemos uma previsão se a energia necessária para aquecer 1 grama de água em 1 grau celsius é igual à energia necessária para elevar a temperatura de 1 grama de óleo em 1 grau celsius.

Exploração 2:

Para a realização da exploração 2 utilizamos um ebulidor e um recipiente com água.

Com materiais em mãos aquecemos a água com o auxílio do ebulidor. Para descobrirmos a potência elétrica do ebulidor criamos um gráfico do aquecimento da água, "Temperatura X Tempo" pois a partir desse também podemos medir a potência elétrica do aparelho. Neste gráfico o tempo de aquecimento é colocado no eixo X e a temperatura da água é colocada no eixo Y.

Comparamos também a massa de água antes da ebulição e algum tempo depois do processo de ebulição, a fim de determinar qual a quantidade de água que mudou de fase em um determinado intervalo de tempo. Pudemos determinar isso a partir do gráfico "Temperatura X Tempo". A utilidade que o gráfico teve nesse experimento é a possibilidade de determinar, de forma aproximada, quanta energia é transformada para transformar 1 grama de água no estado líquido em 1 grama de água no estado vapor.

Utilizamos os dados do gráfico "Temperatura X Tempo" para determinar quantos joules por segundo o ebulidor transfere para a água durante o processo de aquecimento. Com o dado obtido a partir daí e com a informação de quanta água líquida mudou de faze para o estado de vapor em um intervalo de tempo calculamos quanta energia é necessária para transformar 1 grama de água líquida em 1 grama de água na forma de vapor.
A partir dessa medida discutimos em grupo a razão que levou os cientistas a adotar a denominação: "calor latente de vaporização".

Apresentação e analise dos resultados

Após a realização dos experimentos, conseguimos resultados satisfatórios e obtivemos êxito nos objetivos de cada exploração. Veja abaixo os resultados  encontrados em cada exploração:

§  Exploração 1:

Após a realização dos experimentos da "Exploração 1", obtivemos a seguinte tabela com os valores do do aquecimento da água e do óleo após um certo período de tempo, veja:

 

	Temperatura inicial	Temperatura após 4 min de aquecimento
Água	24ºC	40ºC
Óleo	24ºC	55ºC

 Com a análise da tabela, nota-se que depois que a água e o óleo foram expostos à mesma fonte de calor por um mesmo período de tempo o óleo ficou com suas moléculas mais excitadas (maior temperatura) do que a água, sendo que  energia transferida para ambas substâncias era a mesma, isso deve-se ao calor específico de cada substância, ou seja, a quantidade de energia necessária para elevar em 1ºC a massa de 1 grama de determinada  substância, assim percebe-se que o calor específico do óleo é menor do que o da água, pois quando ambos foram expostos à mesma temperatura, no mesmo intervalo de tempo, o óleo elevou mais sua temperatura, mostrando assim que a energia necessária para elevar em 1ºC a massa de 1 grama de óleo é menor do que a energia necessária para elevar em 1ºC a massa de 1 grama de água.  

§  Exploração 2:

Com a realização do experimento da "Exploração 2", formulamos a seguinte tabela e gráfico: 

Tempo (s)'	Temperatura (ºC)'
10'	24
20'	24,7
30'	27,2
40'	31
50'	34,9
60'	38,5
70'	43
80'	48
90'	53
100'	58
110'	64
120'	71,5
130'	83
140'	89,5
150'	92
160'	95
170'	96
180'	96,2

 

 

 Com a análise do gráfico e da tabela, percebe-se que a temperatura da água cresce pouco nos primeiros 30 segundos, porém ocorre um grande crescimento em sua temperatura no intervalo de 40 a 160 segundos e depois se torna praticamente estável de 170 a 180 segundos. Isso ocorre porque a água aquece até encontrar o ponto de ebulição, depois disso sua temperatura se mantem estável pois está mudando de estado físico e por ser uma substância pura contem temperatura fixa enquanto muda de estado.

Durante o processo de ebulição, o ebulidor forneceu cerca de 533,64706 Watts de energia para o sistema, essa energia foi necessária para que ebulisse cerca de 17,2g de água do sistema que continha cerca de 300g no início do experimento e no fim continha aproximadamente 282,8g de água, onde cada grama de água precisava de cerca de 31,02325 Watts de energia para mudar de estado físico. Durante a ebulição, o sistema continuou recebendo energia para que a água continuasse ebulindo, porém a temperatura não aumentou, pois a agitação das moléculas já era a necessária para que ocorresse a transformação do estado físico, ou seja, a cada partícula de água que saia do sistema, a água perdia energia, essa que era recomposta pela fonte que continuava a ceder energia, mantendo assim a temperatura constante.