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da a experiência acionando a manivela e assim é
levantado o peso principal do chão. Agora o con-
trapeso desce ao chão, pelo que a corda se
distende levemente e exerce menos atrito sobre
o cilindro. O peso principal mantém a sua altura
e deveria mantê-la durante toda a duração da
experiência.
•
Após n = 460 rotações a experiência é finalizada
e o valor da resistência é lido: R
(T
= 30,26 °C). Já que a temperatura ainda au-
2
menta por uns instantes após o encerramento da
experiência (homogeneização da distribuição da
temperatura), anota-se como valor de medição o
valor mínimo da medição de resistência obtido
vários segundos após ter encerrado a experiên-
cia. Depois, a resistência volta a subir, já que por
causa da troca de calor com o ambiente, a tem-
peratura do cilindro cai.
4.1.2 Análise da experiência
•
O trabalho W é definido como produto da força F
e o percurso s
W = Fs
•
No atrito, age a força
F = m
g
A
(g é a força de gravidade) ao longo percurso
s = F nπ D
r
•
A aplicação das equações 3 e 4 em 2 produz:
W = m
gnπ D
=5,22 x 9,81
A
R
x 460 x 3,1416 x 0,04575 Nm = 3386 Nm (5)
•
O calor ∆Q acumulado no cilindro resulta da di-
ferença de temperatura (T
térmica específica indicada no parágrafo 2 em:
∆Q = c
m
(T
– T
) = 0,86 x 0,249
A
A
2
1
x (30,26 – 14,60) kJ = 3353 J
•
Neste exemplo, o desvio entre o trabalho mecâni-
co e o calor não passa de aprox. 1%. Por causa de
tolerâncias inevitáveis da composição do (o alu-
mínio puro é muito mole e é quase impossível de
Relação entre resistência e temperatura no sensor de temperatura
/ kΩ Ω Ω Ω Ω
R R R R R / k
/ k
/ k
T T T T T / / / / / °C C C C C
R R R R R / k
/ k
7,86
14,97
6,78
7,84
15,03
6,76
7,82
15,08
6,74
7,80
15,14
6,72
7,78
15,19
6,70
7,76
15,25
6,68
7,74
15,31
6,66
7,72
15,36
6,64
7,70
15,42
6,62
7,68
15,47
6,60
= 3,99 kΩ
2
(2)
(3)
(4)
– T
) e a capacidade
2
1
(6)
/ kΩ Ω Ω Ω Ω
/ kΩ Ω Ω Ω Ω
/ k
/ k
T T T T T / / / / / °C C C C C
R R R R R / k
/ k
/ k
/ k
/ k
18,19
5,70
18,26
5,68
18,32
5,66
18,39
5,64
18,45
5,62
18,52
5,60
18,58
5,58
18,65
5,56
18,72
5,54
18,78
5,52
se trabalhar mecanicamente, por isso sempre são
utilizadas ligas) a capacidade térmica específica
pode variar sensivelmente. Ela deve ser determi-
nada para cada cilindro de atrito individualmen-
te. O modo mais fácil de fazer isto é por meio de
aquecimento elétrico e com a premissa da equi-
valência do calor e da energia elétrica.
4.2 Transformação da energia elétrica em calor
4.2.1 Execução da experiência
•
Após o esfriamento do cilindro de atrito, este é
aparafusado no suporte (mesmas condições ex-
perimentais que na experiência do atrito) e o
sensor de temperatura é instalado. Após alguns
minutos, que devem passar para que a tempera-
tura se distribua de forma homogênea, a resis-
tência do sensor de temperatura é de R
(equivalente a T
1).
•
Agora o aparelho de alimentação elétrica, que já
foi ajustado, (veja parágrafo 3) é conectado ao ele-
mento aquecedor e um cronômetro é lançado.
Tensão e corrente (indicações no aparelho de ali-
mentação) são anotadas:
U = 11,0 V , Ι = 0,510 A
•
Depois de t = 600 s a experiência é concluída e o
valor da resistência é lido:
R
= 3,98 kΩ (T
2
2
4.2.2 Análise da experiência
•
A energia elétrica E é o produto da potência P e
do tempo t. A potência, é o produto da tensão e
da corrente. Portanto, é válido:
E U T
=
= 11,0 x 0,512 x 600 = 3379Ws
I
•
Nesta experiência, o calor aportado é de
∆Q = c
m
(T
– T
A
A
2
x (30,32-14,60) kJ = 3366 J
•
Também aqui, a coincidência entre E é ∆Q muito
boa.
/ kΩ Ω Ω Ω Ω
T T T T T / / / / / °C C C C C
R R R R R / k
/ k
/ k
/ k
22,05
4,62
22,13
4,60
22,21
4,58
22,29
4,56
22,37
4,54
22,45
4,52
22,53
4,50
22,61
4,48
22,69
4,46
22,77
4,44
23
= 8,00 kΩ
1
= 14,60 °C conforme equação
1
= 30,32 °C).
) = 0,86 x 0,249
1
/ kΩ Ω Ω Ω Ω
T T T T T / / / / / °C C C C C
R R R R R / k
/ k
/ k
T T T T T / / / / / °C C C C C
/ k
26,84
3,54
26,94
3,52
27,04
3,50
27,14
3,48
27,24
3,46
27,35
3,44
27,45
3,42
27,55
3,40
27,66
3,38
27,76
3,36
(7)
(8)
33,10
33,24
33,38
33,51
33,65
33,79
33,93
34,07
34,22
34,36
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