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Lei de Newton do Arrefecimento

Por:   •  13/4/2019  •  Relatório de pesquisa  •  1.361 Palavras (6 Páginas)  •  17 Visualizações

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

FACULDADE DE FÍSICA

LABORATÓRIO DE FÍSICA

LEI DE NEWTON DO ARREFECIMENTO

ARIANA DE FREITAS AZEVEDO

BEATRIZ MONTEIRO MIRANDA

GUEBER ELIAS MENDES SANTOS JÚNIOR

LUCAS MACHADO FONTENELE

MARIA LUÍSA JOSINO DA COSTA NEMER

BELÉM- PA

2018

ARIANA DE FREITAS AZEVEDO

BEATRIZ MONTEIRO MIRANDA

GUEBER ELIAS MENDES SANTOS JÚNIOR

LUCAS MACHADO FONTENELE

MARIA LUÍSA JOSINO DA COSTA NEMER

LEI DE NEWTON DO ARREFECIMENTO

Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção                                                                  de conceito na disciplina Laboratório Básico I no Curso de Engenharia Mecânica na Universidade Federal do Pará.

BELÉM - PA

2018

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO..................................................................................................4

2 DESENVOLVIMENTO......................................................................................5

2.1 OBJETIVO GERAL.........................................................................................5

2.1.1 Objetivos específicos................................................................................5

2.2 METODOLOGIA............................................................................................5

2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS..........................................................6

2.4 RESULTADOS...............................................................................................8

3         CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.................................................14


1 INTRODUÇÃO

        

        A Lei de Arrefecimento ou Resfriamento surgiu em 1701, quando Newton publicou um artigo no qual descrevia um método para medir altas temperaturas (até 1000ºC) que era embasado na lei em questão. Esta possui enorme importância devido suas muitas aplicações em diversas áreas de atuação, que vai desde perícia criminal à engenharia.

Na Engenharia Mecânica, dentre muitas aplicações estão tratamentos térmicos, que consistem, basicamente, em aquecimento e resfriamento de peças de forma controlada e por determinado tempo para se obter as propriedades desejadas para uma aplicação específica. Assim, esta lei é fundamental, pois ajuda a descrever fenômenos ligados à microestrutura de materiais diversos.

         O experimento a seguir foi realizado tomando-se os devidos cuidados para que fosse possível a comprovação da lei em questão, ou seja, garantiu-se que a temperatura do corpo (água) estivesse uniformemente distribuída e o experimento foi feito sob condições em que a temperatura do corpo não fosse tão mais elevada que a temperatura ambiente.

2 DESENVOLVIMENTO

2.1 OBJETIVO GERAL

        Investigar a variação da temperatura de um objeto em aquecimento ou resfriamento para comprovar o modelo matemático desenvolvido por Newton.

2.1.1 Objetivos específicos

  • Com as medidas do tempo e respectivas temperaturas durante o aquecimento, traçar o gráfico da temperatura versus tempo.
  • Determinar o valor da constante para o aquecimento via teoria.[pic 1]
  • Usar as medidas do tempo e respectivas temperaturas, durante o resfriamento e traçar o gráfico da temperatura versus tempo.
  • Determinar o valor da constante  para o resfriamento via teoria.[pic 2]
  • Determinar graficamente o valor da constante  para o aquecimento e para o resfriamento.[pic 3]
  • Comparar os valores encontrados via gráfico e teoria.
  • Determinar a temperatura quando  para o aquecimento e para o resfriamento.[pic 4]
  • Determinar o tempo para a temperatura atingir 70°C, durante o aquecimento e o resfriamento.

2.2 METODOLOGIA

  1. Inicialmente coloca-se 400  de água em um béquer e mede-se a temperatura inicial.[pic 5]
  2. Coloca-se o béquer numa manta aquecedora para iniciar o aquecimento e com o auxílio de um cronômetro e um termômetro, verifica-se 20 medidas da temperatura durante o processo a cada 30 segundos.
  3. Para a etapa do resfriamento, também se afere 20 temperaturas diferentes a cada 30 segundos utilizando um cronômetro e um termômetro.
  4. Com os valores obtidos, pode-se então determinar o valor da constante  para aquecimento e resfriamento via fórmula do arrefecimento de Newton:  em que[pic 6][pic 7]

 
 
 
e também utilizando uma estimação ao se analisar a equação para
 [pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

 [pic 12]

 [pic 13]

  1. Constrói-se então o gráfico da temperatura versus tempo com os valores obtidos nos passos 2 e 3 e verifica-se graficamente o valor de  para aquecimento e resfriamento.[pic 14]
  2. Compara-se então os valores obtidos para  pelos métodos 4 e 5.[pic 15]
  3. Determina-se a temperatura quando  para o aquecimento e para o resfriamento via fórmula e via gráfico.[pic 16]
  4. Determina-se o tempo para a temperatura atingir 70ºC durante o aquecimento e resfriamento via fórmula e via gráfico.

2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

        Os procedimentos começaram ao se colocar 400  de água em um béquer e medir sua temperatura inicial (23ºC). Logo em seguida colocou-se o béquer em uma manta aquecedora e com o auxílio de um termômetro e de um cronômetro, começou-se a verificar as temperaturas durante o processo de aquecimento de 30 em 30 segundos. Os valores anotados encontram-se na tabela abaixo:[pic 17]

...

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