Aula Prática Termodinâmica

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA

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NOME DA DISCIPLINA: TERMODINÂMICA

Unidade: U1_INTRODUÇAO AOS CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA TERMODINÂMICA

Aula: A1_ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS E DEFINIÇÕES EM TERMODINÂMICA

Tempo previsto de execução de aula prática: 2h

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

A temperatura é uma grandeza que representa a medida do grau de agitação térmica das

moléculas de um corpo, e sua medição precisa é fundamental em diversas aplicações científicas

e industriais. Esta prática tem por objetivo que você aprenda a estabelecer a relação entre um

termômetro a álcool e um termoscópio, utilizar diferentes escalas termométricas, e aplicar esses

conceitos na calibração de termômetros. Além disso, você será capaz de coletar e interpretar

dados experimentais, construir gráficos que representem a relação entre temperatura e altura da

coluna líquida, e entender a importância dessas medições em contextos reais de engenharia e

ciências aplicadas.

SOLUÇÃO DIGITAL (OBRIGATÓRIO SE HOUVER – APARECER PARA TODOS)

Infraestrutura mínima necessária para execução.

O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno. Recomenda-se utilizar o Google Chrome para

Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7, ambos atualizados. Além disso, é essencial uma

conexão de internet estável, com um bom teste de velocidade.

EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL (EPI) (CAMPO OBRIGATÓRIO – APARECER

PARA TODOS)

Por se tratar de uma prática simulada, não são necessários equipamentos de proteção individual

para o uso do ambiente virtual. Entretanto, durante os procedimentos práticos dentro do

laboratório virtual, o aluno precisará equipar os EPIs.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS (OBRIGATÓRIO – TODOS)

Procedimento/Atividade

Atividade proposta: Determinação da Equação Termométrica

Procedimentos para a realização da atividade:

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Segurança do Experimento:

• Equipar EPIs virtuais (jaleco, óculos, máscara e luvas).

Marcando a Altura da Coluna Líquida I

• Coloque o termoscópio na posição vertical, com o bulbo para baixo, ao lado da

régua.

• Marque com a caneta a altura da coluna líquida.

• Anote a altura 𝒉𝟏 na Tabela 1

Medindo a Altura 𝒉𝟐

• Use a régua milimétrica para medir a altura 𝒉𝟐, da parte superior do bulbo até a

primeira marcação.

• Anote o valor na Tabela 1 para o estado térmico ambiente.

Medindo a Temperatura Ambiente

• Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura ambiente.

• Anote o valor na Tabela 1.

• Use o altímetro para encontrar a altitude do ambiente e anote.

Marcando a Altura da Coluna Líquida II

• Insira o bulbo do termoscópio no banho de gelo e aguarde até que a coluna líquida

estabilize (equilíbrio térmico).

• Retire o termoscópio e marque a altura da coluna líquida com a caneta.

• Meça a altura 𝒉𝟏 da segunda marcação e anote na Tabela 1 para o ponto do gelo.

Marcando a Altura da Coluna Líquida III

• Mantenha o bulbo do termoscópio no vapor da água em ebulição até atingir o

equilíbrio térmico.

• Retire o termoscópio do vapor e marque a altura da coluna líquida.

• Meça a altura 𝒉𝟑 da terceira marcação e anote na Tabela 1 para o ponto do vapor.

Medindo a Temperatura do Ponto do Vapor

• Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura do ponto do vapor.

• Anote o valor na Tabela 1.

Analisando os Resultados

• Complete a Tabela 1 com os dados obtidos.

• Verifique se as marcas feitas coincidem com as marcas de fábrica do termoscópio.

• Construa um gráfico da altura (h) em função da temperatura (°C) utilizando o

Teorema de Tales.

• Determine o coeficiente linear e angular da equação que representa essa relação.

• Ferva a água sem atingir a ebulição, insira o termoscópio na água, marque e meça

a altura da coluna.

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• Utilize a equação obtida para calcular a temperatura da água e compare com a

medida do termômetro a álcool, identificando possíveis discrepâncias.

Dados experimentais

Checklist:

Preparação Inicial

• Acessar o Laboratório Virtual (VirtuaLab).

• Equipar EPIs virtuais (jaleco, óculos, máscara e luvas).

Altura da Coluna Líquida I

• Colocar termoscópio na vertical.

• Marcar altura da coluna líquida.

Medir Altura 𝒉𝟐

• Medir altura 𝒉𝟐 com régua.

• Anotar valor na Tabela 1.

Temperatura Ambiente

• Medir temperatura ambiente.

• Anotar valor na Tabela 1.

• Medir altitude com altímetro.

Altura da Coluna Líquida II

• Colocar termoscópio no banho de gelo.

• Marcar altura da coluna líquida.

• Medir altura 𝒉𝟏 e anotar na Tabela 1.

Temperatura do Ponto do Gelo

• Medir temperatura do ponto do gelo.

• Anotar valor na Tabela 1.

Despejar Água no Béquer

• Adicionar 50 mL de água ao béquer.

• Aquecer até ebulição.

Altura da Coluna Líquida III

• Colocar termoscópio no vapor.

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• Marcar altura da coluna líquida.

• Medir altura 𝒉𝟑 e anotar na Tabela 1.

Temperatura do Ponto do Vapor

• Medir temperatura do ponto do vapor.

• Anotar valor na Tabela 1.

Avaliação dos Resultados

• Completar Tabela 1.

• Verificar marcas feitas com marcas de fábrica.

• Construir gráfico h x T.

• Determinar coeficientes linear e angular.

• Fervura parcial da água, marcar altura, calcular temperatura, e comparar com

termômetro a álcool.

RESULTADOS (obrigatório – aparecer para todos)

Resultados de Aprendizagem:

Ao final da prática, você deverá compreender os conceitos de equação termométrica e a relação

entre diferentes escalas de temperatura. Você será capaz de executar procedimentos

experimentais no simulador, realizando medições precisas, coletando e registrando dados, e

analisando esses dados para construir gráficos que representem a relação entre temperatura e

altura da coluna líquida. Além disso, aprenderá a aplicar esses conceitos na calibração de

termômetros, identificar possíveis fontes de erro e discutir a precisão dos resultados. A prática

também reforçará a importância do uso de EPIs para garantir a segurança em laboratório.

ESTUDANTE, VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR (não obrigatório – aparecer para todos)

Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática:

Você deverá elaborar um relatório detalhado sobre a prática de determinação da equação

termométrica. O relatório deve incluir uma introdução, explicando o objetivo da prática e a

importância da equação termométrica na calibração de termômetros e em processos industriais.

Na seção de materiais e métodos, liste os equipamentos e materiais utilizados no simulador, como

termoscópio, termômetro a álcool, régua milimétrica e banho de gelo, e descreva os

procedimentos realizados, desde a marcação da altura da coluna líquida até a medição das

temperaturas nos diferentes pontos. Na parte de resultados, apresente os dados coletados em

tabelas, incluindo as alturas das colunas líquidas e as temperaturas medidas. Na discussão,

analise os resultados obtidos, construindo gráficos que representem a relação entre temperatura

e altura da coluna líquida, e discuta as possíveis causas das diferenças. Na conclusão, faça uma

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síntese dos aprendizados obtidos e uma reflexão sobre a importância do experimento e sua

aplicação em contextos profissionais.

Além disso, responda aos seguintes questionamentos:

1. Por que é importante marcar a altura da coluna líquida do termoscópio em diferentes

pontos de temperatura?

2. Explique a razão para usar o banho de gelo no experimento.

3. Como a medição da altura da coluna líquida pode influenciar nos resultados do

experimento?

4. Qual é a fórmula utilizada para determinar a relação entre a altura da coluna líquida e a

temperatura, e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula?

5. Qual foi a diferença entre as temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e pela

equação obtida? Explique possíveis causas para essa diferença.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (não obrigatório – aparecer para todos)

Descrição (em abnt) das referências utilizadas

BORGNAKKE, Claus; SONNTAG, Richard E. Fundamentos da termodinâmica. São Paulo:

Editora Blucher, 2018.

ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A. Termodinâmica. Porto Alegre: Grupo A, 2013

FILHO, Washington B. Termodinâmica para Engenheiros. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2020.