Curvas de resfriamento – isolamento térmico, lei de resfriamento de Newton e solidificação
FísicaTermologia e gasesIdades 17–18
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Entre para usarUma atividade prática virtual que registra a temperatura em função do tempo. A: um béquer de água quente envolto em algodão, plástico-bolha, jornal, feltro ou isopor com o número de camadas escolhido, com ou sem tampa, e com superfície externa preta, branca ou brilhante; leia o termômetro a cada 30 s durante 20 minutos, trace as curvas de resfriamento e ajuste T − Tₐ = (T₀ − Tₐ)e^(−t/τ) para comparar os isolantes pela constante de tempo τ. B: curvas de resfriamento do ácido esteárico, do salol e da parafina num tubo de ensaio, com um patamar no ponto de solidificação e uma estimativa do calor latente específico de fusão.
Aula: Isolamento térmico, lei de resfriamento de Newton, curvas de resfriamento e calor latente específico
O que mostra
Um objeto quente perde energia mais depressa quanto maior for a diferença de temperatura com o ambiente. Se a potência perdida for proporcional a essa diferença, a diferença de temperatura cai exponencialmente: é a lei de resfriamento de Newton, com uma constante de tempo τ maior para um isolamento melhor. Os isolantes prendem ar, que conduz mal o calor, e uma tampa impede a evaporação e a convecção na superfície. Quando um líquido puro solidifica, sua temperatura fica constante porque calor latente é liberado à medida que as partículas se ligam num sólido.
Como usar
Em A. Béquer e isolamento, escolha Envolver o béquer com, Camadas, Superfície externa e Tampa, e clique em Iniciar; uma leitura é feita a cada 30 s. Clique em Nova medida para testar outra montagem e use Gráfico para alternar entre as curvas de resfriamento, ln(T − Tₐ) em função do tempo e a taxa de resfriamento em função de T − Tₐ. Em B. Curva de resfriamento de uma substância pura, escolha a Substância e a Massa e clique em Iniciar para ver o patamar.
Parâmetros que você pode mudar
- Experimento A. Béquer e isolamento, B. Curva de resfriamento de uma substância pura
- Material isolante Sem isolante, Algodão, Plástico-bolha, Jornal, Feltro, Isopor
- Número de camadas 1–5
- Com tampa
- Superfície externa Como está, Tinta preta fosca, Tinta branca, Papel-alumínio brilhante
- Temperatura inicial da água 50–95 °C
- Temperatura ambiente 10–30 °C
- Substância no tubo Ácido esteárico, Salol, Parafina
- Massa da substância 5–25 g
- Resfriado em Ar, Béquer com água
Perguntas para explorar
- Quais variáveis você deve manter iguais para comparar os isolantes de forma justa?
- Por que uma tampa reduz o resfriamento muito mais do que uma camada de jornal?
- Por que a temperatura do ácido esteárico fica em cerca de 69 °C enquanto ele solidifica?
