Capacidade Térmica e Entalpia de Fusão

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Capacidade Térmica e Entalpia de Fusão Aceite para publicação em 30 de junho de 2020

Publicado debaixo de uma licença Creative Commons by-sa da Casa das Ciências

Roteiro de exploração da Atividade Experimental Virtual Esta Atividade Experimental Virtual (AEV) possibilita estudar a evolução da temperatura de um material sólido desconhecido que se encontra no interior de um recipiente, à medida que este é aquecido por ação de uma resistência elétrica. Admite-se que toda a energia libertada pela resistência é transferida para o material. Os resultados experimentais a retirar da simulação permitem determinar a capacidade térmica mássica do material desconhecido e a correspondente variação de entalpia de fusão.

Descrição da Animação Um recipiente contendo 1 kg de massa de um material sólido desconhecido é aquecido por uma resistência elétrica, a qual tem uma potência útil de 2400 W. A temperatura indicada na animação é a do material que se encontra no interior do recipiente (a temperatura é dada em kelvin e o tempo em segundos). NOTA: Despreza a capacidade térmica do recipiente, bem como uma eventual transferência de energia para o exterior do recipiente.

Exploração 1. Descreve, por tuas próprias palavras, o que aconteceu ao material no interior do recipiente, indicando o(s) instante(s) relevante(s). Em particular, identifica as regiões das fases sólida e líquida do material e do que pode estar a ocorrer quando a temperatura do material se mantém praticamente inalterável. 2. Usando os dados disponíveis no gráfico da animação, ou medidos em função do tempo e tratados estatisticamente num programa informático, determina a capacidade térmica mássica do material nas fases sólida e líquida e a correspondente variação de entalpia de fusão. 3. Faz o balanço energético do sistema, calculando no final quanta energia foi fornecida ao material em cada fase que ocorreu na atividade da animação.


Determinação da Capacidade Térmica Mássica de um material Tiago Ferreira, Paulo Simeão Carvalho

Ajuda Nesta simulação há um recipiente contendo um material no estado sólido, que é aquecido por ação de uma resistência elétrica de potência constante. Toda a energia da resistência é usada no aquecimento do material. A temperatura indicada na animação é a do material que está dentro do recipiente. Com o cursor do rato, podes aumentar a dimensão da janela do gráfico, para uma melhor visualização dos resultados experimentais e assim retirares os valores experimentais que sejam necessários. Em alternativa, os botões por baixo do gráfico permitem correr, parar e recomeçar a simulação. Poderás registar a temperatura do recipiente em função do tempo, para construíres o gráfico em outro programa e ser mais fácil o tratamento estatístico dos resultados e a determinação de parâmetros físicos. Podes usar os comandos na parte inferior da animação, para parar o cronómetro e medir o valor da temperatura do termómetro A simulação termina ao fim de 15 s. Como em qualquer medição experimental, é criada propositadamente uma pequena flutuação na medição da temperatura, pelo que o termómetro não mede exatamente os mesmos valores em diferentes ensaios experimentais.

Roteiro de exploração da simulação da autoria de: Tiago Ferreira, Paulo Simeão Carvalho Departamento de Física e Astronomia, IFIMUP, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, Portugal