Baixe Experimento III Efeito Joule e Termoelétricos e outras Notas de estudo em PDF para Física, somente na Docsity! LABORATÓRIO DE FÍSICA II 3ª EXPERIÊNCIA (2009/2) EFEITO JOULE E EFEITO TERMOELÉTRICO Manaus 2009 ADELINA DA SILVA ARAUJO – 20900008 NINIV MENDONÇA ANDRADE SOUSA – 20901596 ADALBERTO GOMES DE MIRANDA – 20900063 JOSUÉ AUGUSTO FERREIRA DE SOUZA - 20900302 MICHAEL YOSHII COSTA – 20903799 LABORATÓRIO DE FÍSICA II 3ª EXPERIÊNCIA (2009/2) EFEITO JOULE E EFEITO TERMOELÉTRICO Trabalho apresentado ao Curso de Licenciatura em Física, como instrumento parcial de avaliação da disciplina Laboratório de Física II, solicitado pela Professora Querem. Manaus 2009 SUMÁRIO aquecendo esse sistema. E o Calor e o trabalho são modos equivalentes de mudar a energia interna de um sistema. Também foi encontrado experimentalmente que, se o sistema for isolado de suas vizinhanças, então nenhuma mudança na energia interna ocorrerá. Não se pode utilizar um sistema para realizar trabalho, deixá-lo isolado por um mês, e então voltar esperando encontrá-lo no estado original em que foi deixado e pronto para realizar trabalho novamente. A evidência para este fenômeno é que nenhuma máquina de movimento perpétuo do primeiro tipo (aquela que realiza trabalho sem consumir combustível ou outra forma de energia) foi até hoje construída. Estas observações podem ser organizadas da seguinte forma. Seja “w” o trabalho feito pelo sistema, “q” a energia a ele transferida como calor e “ΔU” a variação macroscópica de energia interna resultante, então ΔU=q – w (1ª lei da Termodinâmica). Pelo princípio da conservação de energia, “a energia não se cria nem se destrói, apenas se transforma de um tipo em outro, em quantidades iguais.” BONJORNO & CLINTON (1999), referem que a corrente elétrica ao percorrer um condutor produz os efeitos térmico e Joule. E os constantes choques que os elétrons kivres sofrem durante o seu movimento no interior de um condutor fazem com que a maior parte da energia cinética desses átomos se transforme em calor, provocando um aumento na temperatura do condutor. A este fenômemo do aquecimento de um condutor, devido à passagem da corrente elétrica, é chamado de efeito térmico ou efeito Joule, em homenagem ao Físico Britânico James Prescott Joule (1818-1889) que o descobriu no século XIX. Quando um condutor é atravessado por uma corrente elétrica, uma certa quantidade de energia elétrica, proporcional ao quadrado da intensidade da corrente que passa pelo condutor, trnaforma-se em energia térmica. É o efeito Joule. O fenômeno inverso acontece nos termopares, quando as junções dos dois metais são mantidas em temperaturas diferentes, cria-se uma diferença de potencial em consequência uma corrente elétrica. Sendo a unidade de energia térmica mais comum a coloria e a de energia elétrica o Joule. Também é determinado, nessa unidade, o fator de conversão entre essas duas unidades físicas. 3. Parte Experimental: 3.1. Material Necessário: • Um béquer graduado; • Um termômetro; • Um cronômetro; • Um aqueceder de imersão; • Uma balança de precisão; • Uma haste metálica; e • Um suporte com gancho. 3.2. Procedimento Experimental: 1. Determine a resistência do aquecedor (para isso use um ohmímetro ou através da construção de uma ponte de Wheatstone). • O procedimento foi realizado onde Raq = 75Ω. 2. coloque água no béquer (o suficiente para cobrir o aquecedor) e anote a sua massa e temperatura inicial. • Neste procedimento foram utilizados um béquer graduado e uma balança de precisão, com a medida de massa de água pesada na balança que precisou o valor da massa mágua=200g e ti=25,8ºC. 3. Ligue ao aquecedor a na tensão de 110V e espere 5 minutos, sempre agitando a água para a uniformização da temperatura. Anote a temperatura final e o tempo exato de operação. • A Figura 3 mostra o procedimento realizado, a partir da obtenção dos dados, verificação da tensão nominal V=110V, aquecedor ligado e retirado após o tempo top=5min, onde a temperatura da água chegou a Tf=70ºC. • Na tabela estão registrados os valores obtidos na esperiência: Grandezas Dados Massa ( g ) 200 Temperatura Inicial (ºC) 25,8 Temperatura Final (ºC) 70,0 Tempo da Operação (mim) 5 Tensão ( V ) 110 Resistência do Aquecedor ( Ω ) 75 3.3. Tratamento de Dados: 1.Considerando uma incerteza de 10% devido às perdas para o ambiente, determine a quantidade de calor fornecida a água, em calorias. Resposta: • O objetivo é que o aquecedor de imersão aqueça a água até 70ºC em 5min, mas, existem outros fatores que influenciam nas perdas de energias interna, como o recipiente de alumínio e o ar, comprovando os 10% de perdas. Então seguindo a linha de raciocínio, sabendo que “i” é a intensidade de corrente elétrica na resistência do aquecedor de 75Ω com ddp de 110V e “P” é a potência (entrada ou saída), temos: • para 10% de incerteza, fica • A determinação da quantidade de calor em “cal”, para m=200g, cp=4,19(kJ/ kg.K), ti=25,8°C e tf=70°C (água), fica: