CFP- CENTRO DE FORMAO DE PROFESSORESDOCENTE: ORAHCIO FELCIO DE SOUSALICENCIATURA EM FSICA 2013.1JOSIVNIA OLIVERA BARBOSAROBENIL DOS SANTOS ALMEIDAWELINGTON CERQUEIRA JNIOR

RELATRIO DE LABORATRIO DE FLUIDOS, ONDAS E TERMODINMICA:Equilbrio trmico

Amargosa- BA01 de outubro de 2013

1. Objetivos Este procedimento tem por objetivo analisar o comportamento da variao de temperatura de duas amostras de gua, sendo que uma estava em temperatura ambiente e a outra aquecida, colocadas em um calormetro at que fosse atingido o equilbrio trmico, para que posteriormente fosse possvel analisar esse comportamento graficamente atravs das medies feitas em vrios intervalos de tempo, e assim observar a curva entre as duas temperaturas.

2. Introduo2.1. Equilbrio trmicoQuando dois ou mais corpos com temperaturas diferentes so colocados prximos um do outro ou em contato, eles trocam calor entre si at atingir o equilbrio trmico.Se o sistema no trocar energia com o ambiente, isto , se for termicamente isolado (Figura 01), teremos:

Figura 01 (perde calor) (recebe calor)Ou seja:

Pode-se notar neste exemplo ilustrado na Figura 01 que a quantidade de calor cedida por A igual, em mdulo, quantidade de calor recebida por B.Se tivermos n corpos:

Um exemplo do dia-a-dia quando colocamos gua quente em um recipiente, a gua perde calor e o recipiente ganha at que a gua e o recipiente fiquem com a mesma temperatura, isto , at que atinjam o equilbrio trmico. Se no houvesse troca de calor com o ambiente, a quantidade de calor cedida pela gua deveria ser igual quantidade de calor recebida pelo recipiente.Havendo troca de calor com o ambiente, a quantidade de calor cedida pela gua igual soma das quantidades de calor absorvidas pelo recipiente e pelo ambiente.Os recipientes utilizados para estudar a troca de calor entre dois ou mais corpos so chamados de calormetros.Os calormetros no permitem a perda de calor para o meio externo, isto quer dizer que so isolantes trmicos.

3. MateriaisOs materiais utilizados neste experimento esto listados abaixo: 1 Haste metlica; 1 Mufa; 2 Termmetros; 1 Suporte para tela de aquecimento; 1 Copo; 1 Calormetro de gua sem a tampa; 1 Tela para aquecimento; 1 Tubo de ensaio; 1 Cronmetro 1 Lamparina base de lcool; 1 Caixa de fsforos.4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTALO experimento foi realizado no dia 24 de setembro de 2013 no laboratrio de fluidos, ondas e termodinmica, sob a orientao do professor Orahcio Felcio de Souza. Inicialmente, com todos os objetos disposio, foi adicionada a quantidade de de gua no copo, e em seguida esse copo foi colocado sobre a tela para aquecimento, sendo que a tela estava em cima do suporte preso a haste metlica. Logo aps, com o uso da caixa de fsforos, acendeu-se a lamparina, que foi colocada em baixo da tela para aquecimento, onde estava o copo com gua.A gua contida no copo foi aquecida at que chegasse a temperatura de que foi verificado com o auxlio do termmetro.Em seguida, essa gua quente foi despejada dentro do calormetro e logo aps usando uma mufa prendeu-se, de modo a ficar dentro do calormetro, o tubo de ensaio contendo de gua, temperatura ambiente (, que tambm foi medida com o termmetro. O tubo de ensaio estava dentro do calormetro, mas sem tocar o fundo desse recipiente.Feito toda essa etapa, com o auxlio de um cronmetro, verificou-se a cada intervalo de 30 segundos, a temperatura da gua no calormetro e da gua que inicialmente estava temperatura ambiente, at que as duas atingissem a mesma temperatura, isto , at que fosse alcanado o equilbrio trmico entre elas.Aps todas as observaes serem concludas, os dados foram organizados para uma melhor anlise.

5. RESULTADOS E DISCURSOAps o trmino da parte experimental, os dados coletados foram colocados numa tabela, sendo que representa a temperatura da gua que foi despejada no calormetro e a temperatura da gua que inicialmente estava temperatura ambiente. Tabela 01

Tempo (s)Erro:0,01 sTac (C)Erro:0,5CTA (C)Erro: 0,5C

0,0086,020,0

30,0075,032,0

60,0071,536,0

90,0069,542,0

120,0066,543,0

150,0065,044,0

180,0064,546,0

210,0063,046,5

240,0062,047,0

270,0061,047,5

300,0059,548,0

330,0058,549,0

360,0057,549,0

390,0057,549,0

420,0056,049,5

450,0055,049,5

480,0054,549,5

510,0054,049,5

540,0053,049,5

570,0052,049,0

600,0052,049,0

630,0051,049,0

660,0050,549,0

690,0050,049,0

720,0050,049,0

750,0049,049,0

780,0049,049,0

810,0049,049,0

Para melhor anlise comportamental, esses dados foram colocados em um grfico.

Por meio do mtodo dos mnimos quadrados, pode-se obter a equao para a linearizao das duas curvas. Equao dos mnimos quadrados: Coeficiente angular (a):

Coeficiente linear (b):

Assim, obtiveram-se duas equaes para cada uma das curvas. Para a gua que inicialmente estava temperatura ambiente (), encontrou-se a seguinte equao:

Sendo que:

E para a gua que estava no calormetro (), com temperatura inicial de , a equao obtida foi a seguinte:

Os valores dos coeficientes com seus respectivos erros foram:

Comparando os coeficientes angulares das duas curvas, pode-se obter a razo entre eles em valor absoluto:

6. CONCLUSOPor meio deste experimento, pode-se entender o conceito de equilbrio trmico. Inicialmente, gua que estava dentro do calormetro possua uma temperatura bem mais elevada do que a gua do tubo de ensaio, que estava temperatura ambiente. Ao por as duas em contato, percebeu-se com o passar do tempo, que a gua que estava com temperatura maior foi aos poucos perdendo parte dessa temperatura, enquanto a outra amostra de gua foi cada vez mais aumentando seu valor termomtrico. Quando as duas amostras de gua atingiram a mesma temperatura, pararam de trocar calor entre si, ou seja, atingiram o equilbrio trmico.Analisando esses dados graficamente, por meio do mtodo dos mnimos quadrados, notou-se que a gua que estava quente teve uma taxa de decaimento quase 2 vezes a taxa de aumento de temperatura da gua que estava temperatura ambiente. Pelo fato da gua ser um mau condutor de calor, ela tende a perder calor mais rpido para o ambiente. J para ganhar calor, o processo costuma ser bem mais lento dependendo da presso atmosfrica.Assim, pode-se chegar aos resultados esperados atravs do experimento.

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. Fundamentos de Fsica 2 - So Paulo: Livros Tcnicos e Cientficos Editora, 4a Edio, 1996.