Física - Calorimetria
Calorimetria
Ponto de Partida
Pode ser a leitura do artigo Calorimetria que se encontra no site Educação do UOL ou o material didático sobre o tema de preferência do professor.
Objetivo
Mostrar o princípio da igualdade das trocas de calor através da mistura de iguais quantidades de água a temperaturas diferentes.
Estratégias
1. Para a execução dessa aula é necessário que os alunos já tenham os conceitos de capacidade térmica e calor específico sensível e conhecer a equação fundamental da calorimetria.
2. Fale sobre o que é um recipiente de paredes adiabáticas. Use como exemplo de um ótimo recipiente adiabático a garrafa térmica.
3. Comente que o recipiente de isopor que será usado na atividade não é um recipiente perfeitamente adiabático, pois troca calor com os corpos que estiverem dentro dele.
4. Apresente o princípio da igualdade das trocas de calor.
5. De ênfase ao fato de que se os corpos estiverem isolados do meio externo, a troca de calor só ocorrerá entre eles e que no final a temperatura será igual para todos.
6. Mostre que a soma dos calores trocados entre os corpos é igual a zero, e que isso ocorre porque os calores cedidos pelos corpos de maior temperatura são igualmente recebidos pelos corpos de menor temperatura.
Atividade
Para a atividade sugerida serão necessários os seguintes materiais:
Procedimento
1) Faça um furo na tampa do recipiente de isopor na medida do diâmetro do termômetro.2) Coloque certa quantidade de água a temperatura ambiente no copo de plástico até um volume conhecido. Esse volume conhecido pode ser alguma marca feita pelo professor ou também pode se encher o copo de água até a boca. Meça a temperatura dessa água e anote.
3) Coloque a água ambiente no recipiente de isopor.
4) Repita o procedimento anterior com a água gelada. A quantidade de água gelada deve ser igual à quantidade de água a temperatura ambiente.
5) Misture a água gelada com a água ambiente que já está no recipiente de isopor.
6) Tampe o recipiente e aguarde alguns segundos.
7) Coloque o termômetro no furo da tampa do recipiente de isopor e meça a temperatura de equilíbrio.
Sugestões
1) Saliente para os alunos que o valor da temperatura de equilíbrio foi entre a temperatura da água ambiente e da água gelada.2) Mostre matematicamente para a sala que se nós temos iguais quantidades de água gelada e ambiente, a temperatura de equilíbrio deve ser a média aritmética dessas temperaturas.
3) Pergunte aos alunos se o resultado da temperatura de equilíbrio obtida no experimento deu a média das temperaturas obtidas inicialmente.
4) Pergunte aos alunos por que o resultado não deu a média aritmética como era esperado.
5) Após ouvir as respostas dos alunos de a explicação mostrando que o recipiente de isopor participa como um terceiro corpo na mistura.
6) Se achar conveniente, peça um relatório do experimento.
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