Experiências 17 e 18 (1300 e 1400 visualizações)

Mecanismos de Transferência de Energia sob a forma de Calor

 Condução 
Material:
- Suporte universal;            - Régua;
- Barra de madeira;            - Barra metálica;
- Copo de precipitação;     - Placa de aquecimento;
- Água;                              - Cronómetro.
- Velas de cera;

Procedimento:

1- Executar a montagem, semelhante à da imagem, as velas devem distar cerca de 10 cm umas das outras;
2- Ligar a placa de aquecimento;
3- Quando a água começar a ferver ligar o cronómetro;
4- Registar os instantes em que as velas caem;
5- Executar agora a montagem com a barra de madeira e proceder de modo semelhante;
6- Terminar esta experiência quando se tiver ultrapassado o tempo total da experiência com a barra metálica.

Conclusões:
- Qual é a ordem em que caem as velas?
- Porque razão a última vela também cai?
- Em que material ocorre mais rapidamente a transferência de calor?


 Convecção 
Material:
- Balão de fundo plano;      - Água;
- Lamparina;                     - Triângulo de porcelana;
- Fósforos;             - Pequenos cristais de permanganato
- Tripé;                   de potássio;

Procedimento:
1- Executar uma montagem semelhante à da figura do lado;
2- Colocar o cristais de permanganato de potássio no fundo do balão e adicionar a água lentamente;
3- Acender a lamparina e observar.

Conclusões:
- O que acontece aos cristais de permanganato de potássio pouco depois de se iniciar o aquecimento?
- O que causou o movimento dos cristais de permanganato de potássio?

Mecanismos de Transferência de Energia sob a forma de Calor



Aquecimento de uma barra devido
à Condução Térmica

 CONDUÇÃO (sólidos) 

É um processo de tranferência de calor por contacto direto. A condução dá-se quando as partículas com maior agitação (temperatura mais elevada) colidem com as partículas com menor agitação (temperatura mais baixa), transferindo energia térmica.

A condução acontece principalmente nos sólidos porque a ligação entre as partículas é mais forte: estão mais perto umas das outras, colidem mais facilmente e a energia é transferida ao longo do material.
O metal é um bom condutor térmico, mas a lã, a madeira e a cortiça já são maus condutores térmicos.

Correntes de Convecção
numa chaleira devido ao seu aquecimento

 CONVECÇÃO 
(líquidos e gases)
É um processo de transferência de calor conseguido à custa do transporte de matéria. Neste processo, o fluido mais quente torna-se menos denso e sobe e o fluido mais frio, mais denso, desce. A estes movimentos dá-se o nome de correntes de convecção, que quando a temperatura fica uniforme, param.
Um exemplo de correntes de convecção são as brisas: o ar quente a subir e o ar frio a descer criam-nas.

Experiência 16 (1200 visualizações)

Transferência de calor entre corpos a temperaturas diferentes

Material:

- 2 termómetros;

- Gobelé pequeno com 100 mL de água aquecida (gobelé A);

- Gobelé grande com 100 mL de água à temperatura ambiente (gobelé B);

- 1 cronómetro.

Procedimento:

1- Medir a temperatura inicial da água, em ambos os gobelés;

2- Registar os valores lidos;

3- Colocar o gobelé pequeno dentro do gobelé grande (em contacto);

4- Ligar o cronómetro;

5- De 1 em 1 minuto ler e registar os valores da temperatura da água, em ambos os gobelés.

Conclusão:
- Como varia a temperatura em função do tempo para a água em cada um dos gobelés?
- Qual é a fonte, o recetor e a forma de energia transferida?

Extras para a realização da atividade experimental:

Temperatura e Calor

 TEMPERATURA 

É uma grandeza física que se relaciona com o grau de agitação das partículas, ou seja, com a energia cinética média das partículas. Mede-se com termómetros e a unidade no Sistema Internacional (SI) é o Kelvin (K), mas é mais utilizado os graus Celsius (°C) ou os graus Fahrenheit (ºF).

> agitação ⇨ > Ec média ⇨ > temperatura

< agitação ⇨ < Ec média ⇨ < temperatura

 CALOR 

É a medida de energia térmica transferida entre corpos a temperaturas diferentes. Quando os dois corpos a temperaturas diferentes entram em contacto, há uma troca de calor entre eles, até ficarem à mesma temperaturas (equilíbrio térmico). O calor passa do corpo com a temperatura mais alta para o corpo com a temperatura mais baixa.

Transferência de Calor entre dois corpos a
temperaturas diferentes (temperatura elevada e baixa)

 

Formas Fundamentais de Energia

Existem duas formas fundamentais de energia:
• ENERGIA POTENCIAL
(energia armazenada nos corpos e que pode vir a ser utilizada):

- energia potencial química
(associada aos alimentos, aos combustíveis e às pilhas);

- energia potencial elástica
(associada aos materiais elásticos e molas);

- energia potencial gravítica (Epg).
Qualquer corpo, mesmo em repouso, possui Epg.

> m_corpo ⇨ > Epg (para a mesma massa (m))

Epg = m x g x h (m=massa do corpo / h=altura a que se encontra)

• ENERGIA CINÉTICA (Ec) (energia associada ao movimento dos corpos).

Ec = ½ x m x v² ou Ec = m x v² / 2
 

Alteração da Energia Potencial Gravítica (Epg)
e da Energia Cinética (Ec) numa bola pendurada



 

Leis da Conservação da Energia:

- A energia não se cria nem se destrói;         Unidade de Energia: joule (J)

- A energia transforma-se e transfere-se.
 

Na imagem está representada a transferência de energia nos "Pêndulos de Newton".

Se quiseres experimentar, ou seja, fazeres tu a experiência vai à "Fun Zone" do blog e experimenta no jogo "Pêndulos de Newton".