Atividade laboratorial (Rendimento num processo de aaquecimento)

Fsica - Rendimento num processo de aquecimento (AL 0.1)

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Atividade laboratorial

Rendimento num processo de aquecimento (AL 0.1)

Questo- problema:

Como aumentar o rendimento no aquecimento quando se cozinha?

Para aumentar o rendimento do aquecimento quando se cozinha, deve-se utilizar uma

panela feita de um material mais isolante, exceto da zona em contacto com a fonte de

aquecimento.

Devemos tapar a panela quando cozinhamos, pois quanto mais isolado estiver o

sistema (panela) mais rapidamente aquecer. Porm, o aumento do rendimento no

aquecimento quando se cozinha pode tambm ser influenciado pela massa da gua, por isso

devemos usar pouca quantidade de gua pois quanto maior for a massa, mais lentamente ir

aquecer.

Objetivos:

Determinar o rendimento de diversos processos de aquecimento, identificar alguns

fatores que possam ter feito variar esses aquecimentos e encontrar solues para

aumentar os respetivos rendimentos.

Dados fornecidos:

- 250 ml gua com agitao; 4 minutos; aquecimento em goubl;

- 250 ml de gua com agitao; 4 minutos; aquecimento em recipiente de alumnio.

Questes Pr-Laboratoriais

1.

A) V

B) V

C) F

D) V

E) F

F) F


2

2.

2.1. No, porque a energia interna depende da massa e da temperatura. A temperatura a

mesma mas a massa da panela com 2.0 L de gua maior, logo a energia interna da panela

com 2.0 L tambm maior do que a energia interna da panela com 1.0 L.

2.2. No, o tempo no pode ser o mesmo porque mesmo sendo as panelas iguais, com a

mesma capacidade e as placas de aquecimento com a mesma potncia, a panela com 1.0 L de

gua vai aquecer mais depressa porque tem menos massa.

2.3.

a) As transferncias de energia que ocorrem so transferncias de calor e de radiao.

b) O rendimento do aquecimento no de 100%, porque a placa ao aquecer, no

aquece s a gua, mas tambm tudo o que a envolve, ou seja, o ar e a panela.

c)

1 min ---------- 60s = 15x60 = 900s

15 min --------- 1

Energia fornecida = 1500W x 900s = 1,35x10 J

d)

1 Kg = 1000g

T = 70C - 15C = 55C

Variao de energia interna = 55x1000 = 55000 calorias

= 1000g x 4,185 J. g. C x 55C

= 2,3x10 J (valor de caloria)

e)

h(%) = 2,3x10 x 100 = 17,04%

1,35x10

Energia fornecida = P t

h(%) = x 100

Energia fornecida

= m x c x T


3

Comparando com a resposta dada na alnea b, confirma-se, pois o rendimento de 17,02%,

menor que 100%.

f)

ou

Energia dissipada = 1,35x10 - 2,3x10 = 1,12x10 J

3.

3.1. Os elementos constituintes do circuito elctrico so: o interruptor que, neste caso, est

aberto, a pilha, o voltmetro, o ampermetro e a resistncia.

O ampermetro um aparelho que serve para medir a intensidade da corrente

elctrica. O voltmetro um aparelho que utilizado para medir a diferena de potencial entre

dois pontos de um circuito elctrico. A pilha a fonte de energia. A funo do interruptor

permitir e interromper a passagem de corrente num circuito eltrico. A resistncia serve para

limitar a corrente que passa num certo circuito.

3.2. As medies que so necessrias para determinar a energia transferida para a resistncia

de aquecimento so o calor, tempo (t), intensidade e diferena de potencial.

3.3. Os aparelhos necessrios para determinar a energia transferida para a gua so o

ampermetro, o voltmetro e o cronmetro.

3.4.

Grandezas Valor Incerteza

Massa da gua (Kg) 0,1475 0.0001 Temperatura (C) Inic 15| fin 80 1 Tempo (s) 45365 12 Voltmetro (V) 6.5 0.1 Ampermetro (A) 3.36 0.01

3.5 Os factores que podero influenciar o rendimento no processo de aquecimento da gua

so a influncia da quantidade de gua utilizada, a potncia transferida para a resistncia, o

material e o tamanho do recipiente onde se aquece a gua. Isto porque essas diferenas

influenciam nas perdas (rendimento), como por exemplo, o vapor de gua.

3.6 = m x c x T

A massa e a variao da temperatura podem manter ou variar.

Energia dissipada = Energia fornecida - P = VxI


4

Material

Material utilizado

Fonte de alimentao

Gobel

Calormetro

Resistncia Elctrica

Voltmetro

Ampermetro

Termmetro

Cabos de ligao

Balana digital


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Procedimento

1. Em primeiro lugar, analisamos a escala de todos os aparelhos de

laboratrio a utilizar e registamos as seguintes respetivas incertezas de

leituras:

Escala Incerteza

Ampermetro 0,1 0,05

Voltmetro 0,5 0,25

Termmetro 1 0,5

Goubl 25 12,5

2. Em seguida, fomos medir 250 ml de gua destilada para usar na

experincia e registamos.

3. Depois de medirmos transferimos a gua para o copo a introduzir no

calormetro e colocamos no seu interior a resistncia eltrica de

imerso, o termmetro e o agitador.

4. Aps esperarmos um certo tempo at estabilizao da temperatura

medimos e registamos a temperatura inicial da gua, respectivamente

18C.

5. Seguidamente, monta-mos o circuito eltrico com a ajuda da

professora.


6

6. Depois de montarmos o circuito, ligamo-lo tendo em cuidado de verificar que

a resistncia eltrica se encontra totalmente mergulhada na gua. Em

simultneo, demos inicio contagem dos tempos, com um cronmetro e com

um agitador uniformizamos a temperatura da gua ao longo da experincia.

7. Por fim, lemos e registamos os valores da temperatura da gua no circuita e da

intensidade da corrente, esses valores foram registados de minuto a minuto.

Registos das informaes:

Recipiente de alumnio

Volume de gua = 250 ml

tempo (s) Temperatura da gua Diferena de potncia U (V) Intensidade da corrente I (A)

0 18C - -

60

19C 3.9 2.8

120 19C 3.9 2.8

180 20C 3.9 2.8

240 20C 3.9 2.8

Temperatura inicial

da gua (i)

Temperatura final

da gua (f)


7

Tratamento de dados:

Clculo da potncia:


= 2.8

= 3.9

Gobel de vidro:

= 2.6

= 3.8

Clculo da energia til e energia fornecida:


= 10,92W

=

= 240 0

= 240

Gobel de vidro

Volume de gua = 250 ml

Temperatura da gua Diferena de potncia U (V) Intensidade da corrente I (A)

0 18C - -

60

18C 3.8 2.6

120 19C 3.8 2.6

180 19C 3.8 2.6

240 20C 3.8 2.6

Temperatura final

da gua (f)

Temperatura inicial

da gua (i)

=

= 3.92.8

= 10.92

=

= 3.82.6

= 9.88

=

= 10.92240

= 2625.6J


8

= 0,25

= 4,186103. 1. 1

=

= 20 18

= 2

Gobel de vidro

= 1,08W

=

= 240 0

= 240

= 0,25

= 4,186103. 1. 1

=

= 20 18

= 2

Clculo do rendimento:


=

100

=2093J

2625.6J100

79.7%

=

= 0,254,1861032

=2093J

=

= 9.88240

=2371.2J

=

= 0,254,1861032

=2093J


9

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200 250 300

Var

ia

o d

a te

mp

era

tura

(C

)

Tempo (s)

Variao da temperatura da gua e m funo do tempo

Goubl de vidro

=

100

=2093J

2371.2J100

88.3%

=

=2

240

0,008

Concluso:

Apesar de no conseguirmos chegar a concluses precisas devido aos erros de medio

cometido devido a dificuldade de ler alguns resultados conseguimos chegar concluso que

em ambos os casos existem um alto rendimento.

Chegamos tambm concluso que a temperatura no variou muito entre o gobel de vidro e

o recipiente de alumnio. As medies podero ter sofrido alguns erros pois no foram

utilizados termmetros digitais nesta experincia e alm disso h sempre variaes na

corrente eltrica.

Durante o experimento foi importante a agitao constante da gua para garantir a subida da

temperatura.

Contudo, chegamos a concluso que para maior eficcia no aquecimento da gua, devem

utilizar-se materiais bons condutores de calor.


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Trabalho realizado por:

Andreia Florncio

Catarina Fernandes

Daniela Garcia

Dbora Lopes

Ins Gomes

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