Relatório Experimental - Resfriamento de Newton
Por: Nícholas Siqueira • 26/6/2016 • Relatório de pesquisa • 3.454 Palavras (14 Páginas) • 1.468 Visualizações
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Universidade Federal de São Paulo
Instituto de Ciência e Tecnologia
Relatório de Atividade Experimental
Experimento 2 - Resfriamento de Newton
Curso: Bacharelado em Ciência e Técnologia
Disciplina: Fenômenos Mecânicos Experimental
Professor: Thaciana Valentina Malaspina Fileti
Nome: Nicholas de Souza Siqueira RA: 102220
Nome: Patrick dos Santos Tobias RA: 102222
Nome: Raian Silva Calvo RA: 102227
Nome: Renan Ruan Ferraz Sarmento RA: 92481
Nome: Talita Coutinho de Melo RA: 102107
São José dos Campos
28 de Março de 2016
Resumo
Quanto colocamos um corpo com alta temperatura em um ambiente de baixa temperatura, naturalmente, sabe-se que o corpo irá se resfriar. A Lei do Resfriamento de Newton aparece de forma a permitir uma análise concreta deste evento, levando em conta todos os conceitos físicos, para por fim descreve-lo da melhor maneira possível.
Portanto, através desta lei, este evento pode ser melhor caracterizado pelo seguinte enunciado: Quando um corpo possui temperatura maior que o do seu meio, a quantidade de calor flui do corpo para o meio, até que ambos atinjam o equilíbrio térmico. A velocidade que o calor flui está relacionada com a diferença de temperatura destes dois.[a][b][c][d]
Assim, esta experiência possui o intuito de estudar este efeito e as variáveis envolvidas nesse processo.
O procedimento será realizado atráves do monitoramento continuo da temperatura de um becker com água fervente (no caso, próximo do seu ponto de ebulição, por volta dos 94° C) em um meio com temperatura ambiente (aproximadamente 23° C). Um cronômentro iniciado no inicio do resfriamento prove as medidas de tempo e a cada grau Celsius p[e][f][g][h]erdido pela água, será marcado o tempo decorrido do experimento.
Deste modo será possivél obter a curva de resfriamento da temperatura da água ao longo do tempo. Está curva pode ser retratada de duas maneiras: atráves de um gráfico simples, com escalas lineares, ou através de uma escala logaritma (na experiência uma folha de papel monolog foi responsável por cumprir essa ) que possui a vantagem de obter um gráfico com tendência muito mais linear do que o gráfico simples.
Utilizando-se dos cálculos e da formula da Lei do Resfriamento de Newton, é possivel calcular a constante envolvida no processo e com ela montar a equação que descreve o comportamento da temperatuda da água.
As medidas não foram realizadas até o ponto de equilíbrio do sistema pois com o passar do tempo, a queda de temperatura da água se torna mais e mais lenta, até o ponto que, abaixo dos 30° C, para diminuir apenas 1° C, era necessário aproximadamente 10 minutos. Neste ritmo o tempo para atingir a temperatura ambiente extrapolaria o tempo de aula. Assim, as medições foram encerradas com a água em 28° C, o aproximadamente uma hora de experimento.
Objetivo do Experimento
Conforme descrito no roteiro entregue ao inicio do experimento, os objetivos desse experimento são:
- Determinar a curva de resfriamento de um líquido
- Construir um gráfico adequado no papel milímetrado (mono-log) a partir de um conjunto de medidas
- Encontrar uma expressão funcional analítica (modelo) que represente a relação entre as variáveis.
Bases Teóricas
Para realização da observação e análise desse experimento faz-se necessário a apresentação de algumas definições que são importantes para a compreensão dos dados e fatos aqui apresentados e discutidos.
Temperatura: É uma grandeza que determina o estado térmico de um corpo ou sistema. Geralmente é ligada ao estado de agitação das moléculas que constituem a matéria.
Resfriamento: É o fenômeno relacionado a perda de calor de um corpo, o qual ocasiona a queda do valor de temperatura.
Lei do Resfriamento de Newton: Esta lei descreve o comportamento de um corpo quando exposto a um ambiente com uma temperatura mais baixa. Está lei envolve, além da diferença de temperatura do corpo e do meio, a calor específico do material, as condições ambientes, a superfície de contato e o tempo em que eles permanecem em contato.
A equação pode ser representada por:
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Sendo:
: A variação de temperatura no corpo.[pic 3]
: Uma constante que representa os varios fatores envolvidos no processo, como a superfície de contato, as características do ambiente e o calor específico.[pic 4]
: A temperatura inicial do corpo. [pic 5]
: A temperatura do ambiente no qual o corpo esta exposto.[pic 6]
: O intervalo de tempo no qual o corpo esta em contato com o ambiente.[pic 7]
Linearização: É o procedimento que envolve tornar um gráfico não-linear (curvo) em um gráfico linear (reta). Isto é feito encontrando-se uma relação entre duas variáveis do processo que possam satisfazer a condição de reta (dada pela fórmula y = ax + b) , ou seja, que permitam encontrar os coeficientes angulares e lineares da equação de reta.
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