ATIVIDADES EXPERIMENTAIS DE TERMOLOGIA

Cole um pedaço de papel-alumínio em um papel comum e, após a cola secar, recorte o papel em dois pedaços iguais de, aproximadamente, 1cm x 6cm. Aproxime de uma vela um dos pedaços, de forma que o papel-alumínio fique voltado para a chama. Depois aproxime da vela o outro pedaço com o papel comum voltado para a chama. O que você

observa? Qual dos dois papéis apresenta maior dilatação?

TERMOSCÓPIO

Os termoscópios são dispositivos de construção relativamente simples que proporcionam observações interessantes e motivadoras. A figura, de certa forma, é suficiente para entender a sua construção. Alguns detalhes são importantes para o seu termoscópio funcionar bem. A vedação entre a rolha e a garrafa deve ser perfeita. As colas de silicone são as que proporcionam melhor vedação nestes casos.

DIFERENÇA ENTRE TEMPERATURA E CALOR

Objetivo: Introduzir os conceitos de calor e temperatura, mostrando a diferença entre ambos.

No dia-a-dia estamos constantemente entrando em contato com objetos ou ambientes onde podemos ter a sensação de quente ou frio, percebendo diferentes temperaturas. E é comum usarmos as palavras calor e temperatura sem deixar claro a diferença existente entre as duas. Algumas expressões podem até apresentar as palavras com seus conceitos trocados, como no caso da expressão "como está calor hoje!" onde se usa a palavra calor para expressar a temperatura do ambiente. A partir disso se deduz que as sensações de quente e frio que temos também não são sensações de calor e sim de temperatura. Na verdade, temperatura de um objeto ou meio é a medida de o quanto estão agitados seus átomos e moléculas, enquanto que calor, ou energia térmica, é a quantidade de energia envolvida nessa agitação molecular. Para entender melhor, façamos uma analogia com duas piscinas,

onde relacionamos o volume de água com calor e o nível da água nas piscinas relacionamos à temperatura. Duas piscinas de mesma profundidade e de tamanho diferentes podem ter o mesmo nível de água. Porém, obrigatoriamente, terão volumes diferentes de água. Podemos concluir que dois objetos com a mesma temperatura podem possuir quantidades diferentes de calor.

A idéia é que para se elevar a temperatura de um objeto até um certo valor é preciso de uma certa quantidade de calor, mas se o objeto tiver o dobro de massa precisará do dobro da quantidade de calor para atingir a mesma temperatura. O experimento consiste em colocar para aquecer duas vasilhas com água na mesma temperatura ao mesmo tempo, sendo que uma vasilha possui o dobro da água da outra e o fogo que está aquecendo as duas vasilhas são de mesma intensidade. Enquanto a água está se aquecendo a pessoa coloca um dedo dentro de uma vasilha e outro dedo dentro da outra vasilha, percebendo que onde tem menos água se aquece mais rápido do que onde tem mais. Onde tem mais água demorou mais para esquentar porque ambos recebiam a mesma quantidade de calor ao mesmo tempo, pois as duas vasilhas estavam sob fogo de mesma intensidade e um objeto de massa maior precisa de uma quantidade maior de calor para atingir a mesma temperatura que um objeto de massa menor.

Material  Duas latinhas de refrigerante, duas lamparinas, água, estilete, abridor de latas, fósforo.

Montagem

Corte duas latinhas bem próximo da borda superior.

No lugar onde foi cortado faça cortes de cerca de cinco milimetros na vertical e depois dobre as beiras da lata para dentro da lata (para evitar acidentes com a beira da lata cortante ).

Coloque água em uma vasilha até a metade e encha a outra de água.

Coloque as vasilhas sobre o suporte e periodicamente ponha um dedo dentro de uma vasilha e outro dentro da outra e sinta a diferença de temperatura entre os dois volumes de água.

Sugestões:

Experimente trocar os dedos de vasilha para sentir melhor a diferença de temperatura entre ambas.

Varie a quantidade de água da vasilha para ver o resultado. Regule as chamas das lamparinas, de modo que elas atinjam as

vasilhas de modo idêntico.

Esquema de montagem

Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru

DIFERENÇA ENTRE TEMPERATURA E CALOR

Objetivo: Introduzir os conceitos de calor e temperatura, mostrando a diferença entre ambos.

A idéia é colocarmos a mesma quantidade de gelo em 2 recipientes com quantidades diferentes de água na mesma temperatura; chamamos de A o recipiente com mais água e de B aquele com menos água. Após algum tempo, o recipiente B terá atingido uma temperatura menor do que a do recipiente A. Supondo que o gelo absorve a mesma quantidade de calor nos dois recipientes, deduz-se que a água do recipiente B perde a mesma quantidade de calor que a água do recipiente A. Como a quantidade de água do recipiente B é menor, tem-se ali um número menor de moléculas de água. Isto explica o fato da temperatura ser menor: individualmente, cada molécula ficou com

menos calor, ou seja, ficou menos agitada. E isto é coerente com o conceito de temperatura: ela mede apenas o estado de agitação de cada molécula.

Material:

Dois recipientes (podem ser garrafas de plástico de 2 litros usadas para engarrafar refrigerante), um copo de tamanho médio, três copos de água, 8 cubos de gelo, uma colher de sopa, estilete.

Montagem

Corte duas garrafas de refrigerante em uma altura acima do meio

Coloque um copo de água em um recipiente e dois copos de água no outro.

Coloque quatro cubos de gelo dentro de cada recipiente.

Espere cerca de dois minutos e retire com a colher o gelo que ainda sobrar.

Coloque uma mão dentro de cada recipiente.

Comentários

Se troca-se as mãos de vasilha constantemente, sente-se melhor a diferença de temperatura entre ambas.

Esquema de montagem

Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru

TRANSFERÊNCIA DE CALOR E EQUILÍBRIO TÉRMICO

Objetivo: Mostrar que a transferência espontânea de calor entre objetos em contato ocorre sempre do mais quente para o mais frio, levando ambos a atingirem a mesma temperatura (o equilíbrio térmico).

Em diversos momentos na nossa vida podemos presenciar, e até mesmo sentir, a transferência de calor entre objetos. Na cozinha, por exemplo, diariamente para preparar os alimentos precisamos aquecê-los; ao terminar de prepará-los, eles começam a esfriar até ficar na mesma temperatura do ambiente, ou seja, esfriam até atingir um equilíbrio térmico com o meio onde estão. Nesse exemplo a troca de calor ocorreu entre a panela onde estavam os alimentos e o ar que a rodeava. Não é por acaso que a cozinha esquenta: ela recebe o calor dos objetos aquecidos em seu interior. Outro exemplo de transferência de calor é a nossa sensação de frio ou quente. Quando o ambiente em que estamos se torna mais frio do que o nosso corpo, então o calor do nosso corpo começa a propagar para o ambiente e nós começamos a sentir frio. Quando o ambiente está mais quente, não há transferência calor do nosso corpo para o meio e temos a sensação de quente. A roupa que usamos também influencia na quantidade de calor que será transferido do corpo para o ambiente. Pois o algodão ou a lã isolam o calor, ou seja, eles impedem que o calor propague rapidamente do corpo para o ambiente. A lã é um isolante térmico melhor que o algodão e justamente por isso ela é usada no inverno, quando o ambiente está mais frio, pois ela consegue reter melhor o calor do nosso corpo, impedindo que ele se propague para o meio ambiente. Roupas leves de algodão são usadas no verão porque o algodão permite que o calor do nosso corpo propague melhor para o meio ambiente. Transferência espontânea de calor ocorre sempre do objeto de maior temperatura para aquele de menor temperatura. Essa transferência de energia ocorre até que as temperaturas se igualem, ou seja, até que os objetos atinjam o equilíbrio térmico.

O experimento consiste em aquecer um pouco de água dentro de um recipiente e depois colocá-lo para esfriar dentro de uma vasilha contendo água na temperatura ambiente. Após ter colocado o recipiente com água quente dentro da vasilha, toca-se na água que estava nessa vasilha na temperatura ambiente. Percebe-se que esta água está se aquecendo; que o calor da água aquecida e do recipiente que a contém começaram a propagar para a água que está ao seu redor. Ou seja, está ocorrendo transferência de energia da água e do recipiente de alumínio que estão numa temperatura mais alta para a água de menor temperatura. E essa transferência de calor ocorrerá até que os dois volumes de água e o recipiente aquecido atinjam o equilíbrio térmico. Durante a execução do experimento, também há transferência de calor para o ar que está em  volta do experimento. Entretanto, o equilíbrio térmico entre os dois volumes de água é atingido bem mais rápido do que entre os volumes de água e o ar. Assim, focalizamos nossa atenção somente no equilíbrio entre os dois volumes de água.

Montagem

Corte uma latinha bem próximo da borda superior.

No lugar onde foi cortado, faça cortes de cerca de cinco milímetros na vertical e depois dobre as beiras da lata para dentro da lata (para evitar acidentes com a beira cortante).

Coloque água na latinha até acima da metade.

Coloque a latinha sobre o suporte na lamparina e

aguarde até ela ficar bem quente.

Coloque água à temperatura ambiente na vasilha até acima do meio. Observação: o total de água colocada na vasilha deve ser menor que o dobro da quantidade de água que está dentro da latinha.

Retire a latinha do suporte segurando-a com o pano e a coloque dentro da vasilha com água.

Toque na água que estava na temperatura ambiente e sinta o seu aquecimento.

Comentários

Quanto maior for a diferença entre as temperaturas das águas, melhor se poderá sentir a transferência de calor de um volume de água para o outro.

Experimente fazer o mesmo experimento colocando água fria na latinha e água quente em volta.

Esquema de montagem

Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru

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