Relatorio 3- Fisica Experimental II
Author
Egmon Pereira
Last Updated
5 years ago
License
Creative Commons CC BY 4.0
Abstract
Trabalho de Grupo Cefet
Trabalho de Grupo Cefet
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%\usepackage{graphicx,graphics} % Pacote usado para inserir figuras no texto.
\usepackage[font=footnotesize,bf]{caption} % Pacote usado para personalizar o tamanho e tipo de fonte utilizados em legendas de figuras e tabelas.
\captionsetup{font={footnotesize}} % Comando que define o tamanho e tipo de fonte utilizados em legendas de figuras e tabelas.
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\begin{document}
\begin{titlepage}
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\center % Center everything on the page
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% HEADING SECTIONS
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\textsc{\LARGE Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais}\\[0.5cm] % Name of your university/college
\vskip-.5cm
\textsc{\Large Graduação em\\ Engenharia da Computação}\\[0.5cm] % Major heading such as course name
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% TITLE SECTION
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\vskip4cm
\HRule \\[0.4cm]
{\Large \bfseries Efeito Joule}\\[0.4cm] % Title of your document
\HRule \\[1cm]
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% AUTHOR SECTION
%----------------------------------------------------------------------------------------
\vskip2cm
\begin{minipage}{0.4\textwidth}
\begin{flushleft} \large
\emph{Alunos:}\\
Egmon Pereira; \\Igor Otoni Ripardo de Assis\\Leandro de Oliveira Pinto;\\ Letícia Alves;\\Nicollas Andrade Silva
\end{flushleft}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.4\textwidth}
\begin{flushright} \medskip
\emph{Professor:} \\
\textbf{}{Anderson}
\end{flushright}
\end{minipage}\\[2cm]
\end{titlepage}
\pagebreak
\section{Introdução}
%\vskip12pt
\onehalfspacing
\small
Transformação de energia é o processo de mudança de energia de uma forma para outra, todos nós já nos deparamos com materiais que utilizam a energia elétrica para funcionar. Muitos deles transformam parte da energia recebida em outras formas de energia. Um dos efeitos da corrente elétrica é o efeito térmico, ou seja, ela provoca o aquecimento dos condutores elétricos pelos quais percorre. Esse efeito recebe o nome de efeito joule e corresponde à transformação de energia elétrica em energia térmica
Quando uma corrente elétrica passa por um condutor elétrico, o condutor se aquece, emitindo calor. Esse fenômeno é denominado efeito joule. Portanto, o efeito joule, conhecido também como efeito térmico, é causado pelo choque dos elétrons livres contra os átomos dos condutores. Quando os átomos recebem essa energia, tendem a vibrar com mais intensidade. Dessa forma, quanto maior for a vibração dos átomos, maior será a temperatura do condutor elétrico.
A capacidade de uma determinada máquina ou sistema de converter formas de energia é chamada de "eficiência de conversão de energia." Todos os sistemas têm eficiências de conversão de energia diferentes. A engenharia e a física estão constantemente em busca de sistemas capazes de atingir a mais alta eficiência de conversão de energia.
%\begin{figure}[h!]
%\caption{}
%\includegraphics[scale=.9]{fig}
%\end{figure}
\begin{eqnarray}
\epsilon &=& IV_{t} \\
Q &=& C_{s}\Delta t \\
Fazendo: \nonumber \\
\epsilon &=& Q \nonumber \\
e \nonumber \\
C_{s} &=& M_{c} \nonumber \\
temos: \nonumber \\
IV_{t} &=& M_{c}(t-t_{0})\nonumber \\
\frac{IV_{t}}{M_{c}}&=& t-t_{0}\nonumber \\
\frac{IV_{t}}{M_{c}}+t_{0} &=& t
\end{eqnarray}
%\begin{figure}[h!]
%\centering
%\includegraphics[width=0.9\textwidth]{p2.JPG}
%\end{figure}
%\begin{eqnarray}
%\frac{dQ}{dt} &=& \frac{-mcdT}{dt} \nonumber \\
%\frac{dQ}{dt} &=& \alpha A(T-T_{a}) \nonumber \\
%&ou&\nonumber \\
%\frac{dT}{dt} &=& -\frac{\alpha A}{mc}(T-T_{a}) \nonumber \\
%\frac{dT}{dt} &=& -k(T-T_{a})
%\end{eqnarray}
%\begin{figure}[h!]
%\centering
%\includegraphics[width=0.9\textwidth]{p3.JPG}
%\end{figure}
\section{Objetivos}
O objetivo deste experimento são:
\begin{itemize}
\item Analisar a conversão de energia elétrica em energia térmica;
\end{itemize}
\vskip24pt
\section{Procedimento, material, instrumentos}
Os materiais utilizados neste experimento foram:
\begin{itemize}
\item Água
\item Aquecedor elétrico
\item Celular (cronômetro)
\item Termômetro
\end{itemize}
Efetuamos a medida da massa da água que foi m = 175 g e medimos a temperatura inicial da água que era 25°C. O tempo necessario para que a água atingir 90°C foi de 76 segundos.
Após as medições calculamos a energia que a água absorveu pela equação (2), obtemos o valor de Q = 47.547,5 J de energia.Também calculamos a energia fornecida pelo ebulidor e obtemos E = 76000 J.
Vemos que há diferença entre os valores para energia absorvida e energia fornecida e vemos uma diferença de E$_{d}$ = 28453 J que foi dissipada na troca do calor.
Montagem do sistema pela figura base fornecida pela instrução do experimento, com o ebulidor ligado diretamente à rede elétrica.
Mediu – se a temperatura inicial da água. Ativou – se o circuito e marcou - se tempo necessário para agua aquecer ate 90 °C utilizando o cronometro do celular. Com essas ferramentas foram obtidos dados da temperatura em função do tempo, ou seja, cada vez que a temperatura subia registrou-seo tempo necessário para variação térmica, conforme a tabela a seguir:
\begin{table}[h!]
\centering
\caption{Tabela obtida com a medida da temperatura em relação ao tempo do aquecimento da água.}
\label{my-label}
\begin{tabular}{|c|c|}
\hline
\textbf{Tempo (s)} & \textbf{Temperatura (°C)}\\ \hline
11 & 30 \\ \hline
18 & 40 \\ \hline
27 & 50 \\ \hline
37 & 60 \\ \hline
42 & 65 \\ \hline
48 & 70 \\ \hline
52 & 75 \\ \hline
61 & 80 \\ \hline
76 & 90 \\ \hline
\end{tabular}
\end{table}
Através dos dados das medições escritos na tabela anterior montou-se o seguinte gráfico:
\begin{figure}[h!]
\caption{Gráfico da temperatura em relação ao tempo}
\includegraphics[scale=.4]{graf1}
\end{figure}
Fazendo a linearização dos dados obtemos a seguinte equação:
T = 0.92646*t + 23.928, com um erro de 7.5039
O coeficiente angular da linearização é formado pelos valores da potencia do ebulidor dividido pela massa de agua multiplicado pelo calor especifico da agua
Para encontrar o calor especifico da água basta multiplicar pela massa de agua e dividir pela potencia do ebulidor o valor do coeficiente angular da linearização.
Fazendo esse calculo obteve-se c = 1,474 cal/(g * °C) .
O termo independente da equação e o valor da temperatura ambiente. No dia do experimentou foi medido uma temperatura de 25°C.
\section{Conclusão}
Neste experimento podemos observar que ao fazer o aquecimento da água,a energia absorvida foi menor do que a energia fornecida pelo aquecedor, sendo assim teremos alguma dissipação de energia no processo.
E no segundo momento vemos que na experimentação o calor específico da água por linearização foi obtido 0,47 acima do valor de 1 cal/(g * °C) usualmente usada na física, esta diferenciação achada se deve ao fato das incertezas das medidas do experimento e erros em instrumentação deste experimento.
%\begin{table}[h!]
%\centering
%\caption{Tabela obtida com a medida da temperatura em relação ao tempo do resfriamento da água. A temperatura ambiente é 27 °C}
%\label{my-label}
%\begin{tabular}{|c|c|}
%\hline
%\textbf{Tempo (S)} & \textbf{Temperatura (°C)}\\ \hline
%0 & 94 \\ \hline
%0.5 & 91 \\ \hline
%1 & 88 \\ \hline
%2 & 85 \\ \hline
%5 & 77 \\ \hline
%10 & 66.3 \\ \hline
%20 & 55 \\ \hline
%\end{tabular}
%\end{table}
%\begin{center}
%\begin{figure}[h!]
%\caption{Gráfico de resfriamento do termômetro imerso no ar. À temperatura ambiente de 25º}
%\includegraphics[scale=.3]{grafico2}
%\end{figure}
\end{document}