Atividades experimentais Temperatura e Calor

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1 Atividades experimentais Temperatura e Calor Os conceitos de temperatura e calor são constantemente confundidos, contudo, apresentam grandes diferenças. A proposta abaixo consiste em um roteiro para a produção de atividades experimentais que tem como objetivo diferenciar os conceitos de temperatura e calor e verificar o conceito de equilíbrio térmico. Faça-o com bastante atenção e cuidado ao manusear os materiais inflamáveis. Não faça substituições. ATENÇÃO: ESTES EXPERIMENTOS NÃO PODEM SER FEITOS EM CASA. Objetivos - Diferenciar calor e temperatura e verificar o conceito de equilíbrio térmico; - Identificar os requisitos básicos para a construção de termômetros. Materiais Béquer de 01 litro Erlenmeyer de 500 ml Tubos de ensaio Suportes universais Termômetros de bancada Termômetros clínicos Termoscópios de bulbo Termoscópios de Galileu Bico de Bunsen Biscoito de água e sal Experimentos 1. Banho Maria Observe a demonstração que será realizada pelo seu professor. Uma certa quantidade de água (cerca de 1 litro) será aquecida em um recipiente de boca larga até que seja atingido o ponto de ebulição. Junto ao sistema, há um tubo de ensaio pequeno, imerso na água (e que não toca o fundo do recipiente). Dentro do tubo de ensaio, também há água. Periodicamente, serão lidas as temperaturas dos líquidos contidos nos dois recipientes.

2 Agora, faça o que se pede. A) Com base no que você aprendeu sobre equilíbrio térmico, EXPLIQUE por que a água contida no tubo de ensaio teve sua temperatura aumentada. B) É correto afirmar que houve passagem de temperatura de um recipiente para outro? APRESENTE argumentos que justifiquem a sua resposta. C) EXPLIQUE por que a água no tubo de ensaio não entrou em ebulição, a exemplo do que ocorreu com a água do recipiente maior. D) O tubo de ensaio será trocado por um recipiente que contém álcool. Antes de se iniciar a experiência com o álcool, RESPONDA: o que você espera que aconteça com o álcool contido no recipiente que será colocado dentro do béquer grande? Entrará ou não entrará em ebulição? JUSTIFIQUE sua resposta.

3 2. Medida da temperatura Observe os termoscópios que estão sobre a bancada. As figuras 1 e 2 mostram alguns tipos de termoscópios. Figura 1: Termoscópio de bulbo Figura 2: Termoscópio de Galileu Pegue o termoscópio de bulbo e coloque a sua base entre as mãos. Espere alguns segundos e verifique o que acontece. Em seguida, faça o que se pede. EXPLIQUE detalhadamente (micro e macroscopicamente) o que aconteceu com o primeiro termoscópio. Baseie sua explicação em seus conhecimentos prévios sobre o assunto.

4 3. Termômetros Um termômetro é um instrumento que mede quantitativamente a temperatura de um sistema. A maneira mais fácil de fazer isso é achar uma substância que possua uma propriedade que se modifica de modo regular com a temperatura. A forma direta mais regular é a forma linear: t(x) = ax + b, em que t é a temperatura da substância utilizada. A temperatura t muda com a propriedade x da substância. As constantes a e b dependem da substância utilizada e podem ser calculadas especificando-se dois pontos fixos na escala da temperatura. Na escala Celsius, tais pontos são o 0º, para o ponto de congelamento da água, e 100º, para o seu ponto de ebulição. Por exemplo: o elemento mercúrio (o único metal líquido em baixas temperaturas) é líquido no intervalo de temperatura de 38,9ºC a 356,7ºC. Como a maioria dos líquidos, o mercúrio expande à medida que ele é aquecido. Sua expansão é linear e pode ser calibrada com precisão. A) Observe o termômetro utilizado em medições no laboratório e que se encontra sobre a bancada. IDENTIFIQUE e ANOTE os aspectos construtivos principais que você observou, tais como substância e escala termométricas, material de que é feito etc. B) Observe o termômetro clínico que também está sobre a bancada. Ele é semelhante ao da figura 4. ATENCÃO: manuseie este termômetro com cuidado, pois ele é muito frágil. Em seguida, faça o que se pede. Figura 4: Termômetro clínico

5 IDENTIFIQUE e EXPLIQUE qual é a função do estrangulamento existente nos termômetros clínicos. C) Observe, agora, o termoscópio de Galileu mostrado pelo seu professor. EXPLIQUE o que é necessário, neste termoscópio, para transformá-lo em um termômetro. 4. Caloria Uma unidade bastante conhecida para medir a transferência de calor de um corpo para outro é a caloria. Por definição, 1 caloria é a quantidade de energia que deve ser transferida a 1 grama de água para que sua temperatura varie de 14,5ºC para 15,5ºC. De uma forma mais geral, 1 caloria pode ser definida como a quantidade de energia necessária para variar de 1ºC a temperatura de 1 grama de água. A unidade de caloria é muito utilizada nas embalagens de alimentos para informar quanta energia aquele alimento irá transferir para quem dele se alimentar. Para transformar a unidade de caloria para a unidade do Sistema Internacional (S.I), temos de saber que 1 cal = 4,18 J (joules) (S. I.). A) OBSERVE o experimento feito pelo seu professor. Neste experimento, há 100 ml (100 gramas) de água no béquer. Em seguida, ele colocará fogo em um biscoito sob o béquer com água. ANOTE as temperaturas da água antes e depois do experimento. Temperatura inicial da água: Temperatura final da água: B) CALCULE quantas calorias foram transferidas do biscoito para a água.

6 C) LEIA o valor das calorias do biscoito que estão em sua embalagem. O valor calculado por você confere com este número? EXPLIQUE o motivo da diferença entre estes valores. D) Sabe-se que uma pessoa gasta, em média, 0,15 cal para subir um degrau. CALCULE quantos degraus uma pessoa deve subir para utilizar a energia de um único biscoito.