Elaboração do projeto de
trabalho em sala de aula com a integração de tecnologias ao curiculum.
O CALORÍMETRO CASEIRO
APLICADO NO ENSINO DE FÍSICA 
1-Objetivo:
O
objetivo é demonstrar de forma simples conceitos teóricos através de um
calorímetro construído manualmente com materiais de baixo custo e fácil
disponibilidade. Com essa demonstração ficará então, mais fácil, provar de
maneira simples as propriedades de alguns materiais e ainda a capacidade
térmica do calorímetro. Será possível provar também que dois objetos do mesmo
material terão capacidades térmicas proporcionais às suas massas e materiais
com mesma massa terão uma variação de temperatura diferente ao receber a mesma
quantidade de calor.
2-Duração
4 aulas
3-Pré-requisito:
·
Conhecimento
em matemática básica;
·
Noções
sobre temperatura e calor;
·
Equilíbrio
térmico;
·
Trocas
de calor.
4-Estratégias
Como o experimento é de fácil e rápida
construção a primeira fase poderá ser feita em sala de aula. Para segunda parte
que é a obtenção dos dados aconselha-se que a construção do equipamento seja
feito em um laboratório experimental, pois, o experimento necessita de recursos
como fogo e água quente, lembrando que os cálculos e os processos teóricos
devem ser fetos em sala de aula.
5-Materiais utilizados:
Balança digital;
Termômetro de mercúrio;
Pedaço de chumbo;
Esfera de aço;
Termômetro digital.
Etapa 1:
O
objetivo nessa fase é encontrar o equilíbrio térmico para isso será feito a
Determinação
da capacidade térmica do calorímetro em estudo.
1-Coloca se 100 ml de água, à
temperatura ambiente, no interior do calorímetro.
2-Coloque a tampa e verifique a temperatura
inicial da água (T1) registrada pelo termômetro.
3-Aqueça, em outro recipiente, 170 ml de
água até atingirem uma temperatura (T2) que será a temperatura de ebulição.
4-Retire a tampa do calorímetro e
rapidamente derrama a água aquecida no seu interior tampando-a novamente. Agite
lentamente o calorímetro para que a troca de calor entre as massas de água
possa ser uniforme.
5-Espere algum tempo até que se atinja a
temperatura de equilíbrio e anote esse valor (Te).
Etapa
2:
Nessa fase deve-se notar que a
capacidade térmica de um calorímetro com rendimento de 100% deve ser igual a
zero. Assim,
Já feito os
procedimentos citados anteriormente, é necessário agora determinar a capacidade
térmica do calorímetro.
O
cálculo da capacidade térmica sai diretamente do primeiro princípio da
calorimetria, que diz: quando dois corpos, estão termicamente isolados, trocam
entre si calor, sem ganhar ou perder energia para outros corpos, a quantidade
de calor cedida por um deles é igual à quantidade de calor que o outro recebe
ou seja:
Qcedido
= Qabsorvido
Sabendo que a capacidade térmica dos
calorímetros é:
C =
e que a que a quantidade de calor cedido
ou recebido é:
Q = mc ∆t
Então se pode estabelecer a seguinte
relação:
Qágua
= Qcalorímetro
(a quantidade de calor cedido pela água
é igual a quantidade de calor absorvido pelo calorímetro), então:
Qágua
fria + Qágua quente + Qcalorímetro = 0
mc∆t água fria +mc∆t água quente + C∆t calorímetro = 0
Etapa 3:
Já encontrado a capacidade térmica do calorímetro
deve-se trabalhar para a obtenção do calor específico. Nesse experimento foi
escolhido dois metais o aço e o chumbo.
Para isso é necessário alguns procedimentos:
1-Coloque 50 g de água em temperatura ambiente dentro
do calorímetro;
2-Insira um termômetro no interior do calorímetro e
anote a temperatura ambiente.
3-Em outro recipiente aqueça uma quantidade de água
até que possa cobrir o sólido em estudo.
4-Insira o sólido (aço ou chumbo) no recipiente
onde a água deverá em ebulição.
5-Espere algum tempo até que as trocas de calor
sejam uniformes, então, meça a nova temperatura e em seguida retire o sólido
rapidamente e coloque dentro do calorímetro onde a temperatura deve estar
ambiente.
6-Insira o termômetro no interior do calorímetro e
anote a temperatura de equilíbrio encontrada.
Recursos educacionais
Para o
desenvolvimento dessa aula experimental poderá se utilizar pesquisas da web
para aprofundamento do assunto. Pode ser encontrado em alguns endereços eletrônicos
tais como:
Avaliação
Será avaliado
A construção
e montagem do equipamento, os dados obtidos;
Participação de cada aluno;
O trabalho em equipe;
O corpo da pesquisa e relatório escrito.
Nenhum comentário:
Postar um comentário