A.l. 1.4

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Sumário: Actividade Laboratorial 1.4: Balanço energético de um sistema termodinâmico.
A aula iniciar-se-á com a apresentação da actividade laboratorial 1.4.
Antes desta se iniciar e, para relembrar os alunos dos conceitos aprendidos resolver as questões pré-
laboratoriais que constam do manual (pag. 99)
Resolução das Questões pré-laboratoriais:
1. a) A temperatura não aumenta porque aenergia transferida para a água é utilizada para quebrar
ligações intermoleculares e não para aumentar a agitação molecular.
b) A energia interna aumenta, apesar de não aumentar a temperatura.
2. Variação da entalpia de fusão do gelo.
3. Q = m × ΔHfus
Q=0,1×3,33×10
5
Q = 3,34×10
4
J.
4. a) Q = m c Δθ Q=0,1×2100×(0-(-10))
Q= 2,1×10
3
J.b) Q = m ΔHfus
Q=0,1×3,34×10
5
Q= 3,34×10
4
J.
c) Q= m c Δθ + m ΔHfus
Q = 2,1×10
3
+3,34×10
4
Q = 3,55×10
4
J
d) O gelo transferiria para as vizinhanças a mesma energia, ou seja, 3,55×10
4
J.
5. a) Q = m c Δθ Q=0,150×2100×(0-(-20))= 6300 J.
b) Q = m ΔHfus
Q=0,150×334000 Q= 50100 J.
c) Q = m c ΔθQ=0,150×4200×(100-0) Q= 63000 J.
d) Q = mΔHvap Q=0,150×2,26×10
6
Q=339000 J.
e) Q1 = 6300 J, Q2 =6300+50100 = 56400 J , Q3 = 6300+50100+63000 = 119400 J,
Q4 = 119400+339000 = 458400 J.
6. Supondo que não há perdas de energia, o sistema é isolado: Q1 + Q2 + Q3 = 0, sendo Q1 + Q2 a
energia recebida pelo gelo e Q3 a energia cedida pela água; por isso,
Plano de Aula
14 DeAbril 2009 Escola Secundária de Severim de Faria
Física e Química A
2008/09
2
Núcleo de Estágio de Física e Química 1
Filipa Batalha
Q1 + Q2 + Q3 = mΔH+mcΔθ + mcΔθ =
0,010×3,34×10
5
+ 0,010×4200 (θf
– 0) + 0,250×4200(θf
– 20) = 0,
donde T = 16,2 °C.
Pretende-se que os alunos apresentem propostas sobre como fazer o balançoenergético do sistema
(gelo + água líquida + calorímetro).
Execução da actividade laboratorial.
Realizar, em conjunto com os alunos, os cálculos da energia fornecida ao sistema.
Após cálculos feitos, responder às questões pós laboratoriais do manual e a dois desafios propostos:
Desafios:
• Qual o efeito do suor na estabilização da temperatura do corpo humano?
Quando o suor evaporaretira energia da pele, arrefecendo-a.
(produção máxima de suor = 1 litro por hora)
• Por que razão é que a temperatura ambiente aumenta quando chove?
Quando o vapor de água condensa, formando água líquida, transfere energia para o meio ambiente,
pelo que o ar atmosférico aumenta de temperatura.
.
Após concluir a actividade experimental e todos os seus passos se houver tempo realizaralguns
exercícios da ficha de trabalho nº3:
2. Uma certa massa de um gás expande-se transferindo para o exterior 400 J de energia como
trabalho e recebe 200 J de energia como calor.
Qual foi a variação da energia interna?
1ªda Termodinâmica: ΔEint
= W + Q + R ΔEint = -400 + 200 + 0 = -200 J
A variação de energia interna é negativa, portanto esta diminui.
3.Considera um sistema termodinâmico fechado no qual ocorreu um processo em que se verificaram
trocas de energia entre o sistema e a sua vizinhança, sob a forma de calor, de trabalho e de
radiação.
Nesse processo, a energia interna do sistema manteve-se constante, tendo o sistema transferido
para a sua vizinhança 700 J sob a forma de trabalho e 300 J sob a forma de radiação.
Calcule aenergia transferida, sob a forma de calor, e refere o sentido (do sistema para a vizinhança
ou da vizinhança para o sistema) dessa transferência.
Apresenta todas as etapas de resolução.
Num processo termodinâmico, a variação de energia interna de um sistema não isolado resulta do
balanço das transferências de energia que ocorrem, sob a forma de calor, trabalho e radiação entre
o...
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