Artigo sobre a lei de resfriamento de newton

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A LEI DE RESFRIAMENTO DE NEWTON: ANALISE DE DADOS EXPERIMENTAIS E APLICAÇÕES

NEWTON’S LAW FOR COOLING: EXPERIMENTAL AND DATA ANALYSIS APPLICATIONS

Marco Antonio Lima Júnior*
Allyson Henrique de Melo Peixoto*
Andrew Pereira Vilanova*

Resumo

Uma das técnicas para a determinação do calor especifico de sólidos e líquidos dispensa o uso de calorímetro e utiliza a lei de resfriamento deNewton na analise de dados experimentais. O experimento tem o objetivo de comprovar a lei de resfriamento de Newton e investigar as variações de temperatura de um objeto esfriando.

Palavras-chave: Experimento, Lei de Resfriamento de Newton, Temperatura, Calor.

Abstract

One technique for determining the specific heat of solids and liquids requiring the use of the calorimeter and usingNewton's law of cooling in the analysis of experimental data. The experiment aims to prove Newton's law of cooling and investigate the temperature variations of an object cold.
_________________________________________________________
* Estudantes do Curso de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual do Maranhão

1. Introdução

Na investigação de um homicídio, ou de uma morte acidental, émuitas vezes importante estimar o instante da morte. Vamos descrever uma forma matemática que pode ser usada para este problema. A partir de observações experimentais, sabe-se que, com uma exatidão satisfatória em muitas circunstâncias, a temperatura superficial do corpo se altera com uma taxa proporcional à diferença de temperatura entre o corpo e meio- ambiente. É o que conhece se como Lei doResfriamento de Newton.
Da mesma forma, quando se coloca café em uma xícara, o café começa a esfriar. O processo de resfriamento é rápido no início, posteriormente fica uniforme. Após um período longo de tempo, a temperatura do café alcança a temperatura ambiente. Estas variações de temperatura para esfriamentos de objetos, foram reunidas por Newton. Ele definiu que a taxa na qual um corpo quenteesfria é aproximadamente proporcional à diferença de temperatura entre a temperatura do objeto quente e a temperatura do seu entorno. Esta relação é expressa matematicamente da seguinte forma.
(1.1)

Onde dT representa a variação de temperatura do objeto durante um intervalo de tempo dt muito pequeno. T é a temperatura do corpo em um determinadoinstante, Ta e k é uma constante de proporcionalidade. Esta equação pode ser resolvida usando-se técnicas avançadas:
(1.2)

onde T0 é a temperatura do corpo quando t = 0. Este experimento investiga as variações de temperatura de um objeto em resfriamento, e procura confirmar o modelo matemático desenvolvido por Newton.

3. Descrição Experimental3.1 Arranjo Experimental
- 1 termômetro Digital
- 1 Cronômetro Digital
- 1 Recipiente metálico
- 1 Sistema de aquecimento
3.3.Procedimento Experimental

a) Fazer a leitura do termômetro no local de trabalho para a verificação da temperatura ambiente e adota-la como valor para a variável Ta.
b) Encher o recipiente metálico com água e deixa-la em aquecimento ate a temperatura de 80ºC.
c) Colocar o termômetro em contato com a água aquecida para verificação de sua temperatura. Anotar os valores da temperatura a cada 2 minutos ate que volte a temperatura ambiente.
d) Fazer cálculos a partir da formula de Resfriamento de Newton, para todas as temperaturas encontradas e construir um gráfico Temperatura x Tempo correspondente.
e) Montar um gráfico Temperatura x Tempo apartir das temperaturas encontradas.
f) Elaborar um gráfico comparativo entre os dois gráficos elaborados nos itens (d) e (e)

4. Análise teórica

Com a ajuda do software EXCEL®, foi possível elaborar duas tabelas para analise do fenômeno de resfriamento da água na dada situação do experimento. A primeira tabela tem como objetivo calcular, a partir da Lei de resfriamento de Newton, as...
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