* Comprovar que a temperatura de equilíbrio entre dois corpos está no intervalo de temperaturas iniciais de cada um. * Estimar que temperatura de equilíbrio entre dois corpos de mesmo material estará mais próxima do corpo de maior massa. * Calcular a temperatura de equilíbrio de dois corpos de temperaturas diferentes

Uma aula de 50 minutos

Temperatura; Calor específico.

Motivação / Introdução (10 min.)
A experiência nos mostra que duas substâncias de diferentes temperaturas quando em contato tendem a alcançar uma mesma temperatura final que obrigatoriamente estará entre a maior e a

menor temperatura. Isso se deve a uma troca de calor que pode ser explorada a partir de conceitos da calorimetria. Nessa aula tentaremos mostrar um método de determinar a temperatura de equilíbrio de uma mistura de duas substâncias de diferentes temperaturas.

Na sala de aula (20 min.)
Trabalhe com os alunos de forma a deixar claro a idéia de que:
A determinação da temperatura de equilíbrio após trocas de calor entre dois ou mais corpos com diferentes temperaturas pode ser algo de fácil determinação se o sistema for termicamente isolado. Nesse caso a somatória das trocas de calor entre os corpos (eq.01)

 

O exemplo mais simples de cálculo de equilíbrio térmico é a situação onde haja apenas dois corpos de mesmo material com massa m₁ e m₂ com temperaturas T₁ e T₂ onde T₂>T₁. Nesse caso, usando “ΔQ=m.c.ΔT” (Expressão de calor específico), temos que:

  

A equação 3 mostra a temperatura de equilíbrio desse sistema. È importante frisar que T₁

Na sala de informática (20 min.)
Usaremos o Objeto de Aprendizagem do Labvirt denominado A Hora do Banho (fig. 01). Nesse O.A. O aluno encontrará uma situação onde um equilíbrio térmico entre dois líquidos deverá ser encontrado. O diferencial entre essa situação e o modelo que foi trabalhado em aula é que a temperatura de equilíbrio é conhecida (T) o que se deseja saber é a massa de água quente a ser

colocada (m₂). O método da tentativa e erro mostrará que muito difícil “adivinhar” a massa adequada, lembre-os da equação 2 pode ser trabalhada de forma a isolar a massa de maior

temperatura (m₂).
Durante a atividade trabalhe a idéia de que:
* A temperatura de equilíbrio sempre estará entre T₁ e T₂.
* A temperatur a de equil&i acute;brio estará mais próxima da temperatura do corpo de maior massa.
* Isolando a massa do corpo d e maior temperatura (m₂) da eq. 2, o aluno dever&aacut e; encontra a equação abaixo (4). Ela será a equação de solução do Objeto de Aprendizagem onde

(m₁=massa de água fria; T₁=temperatura da massa de água fria; T₂=temperatura da massa de água fria; T=temperatura de equilíbrio e finalmente m₂=massa de água quente)

  

 Figura 01 – A Hora do Banho. Disponível em: http://www.labvirt.fe.usp.br/simulacoes/fisica/sim_calor_horadobanho.htm

Professor. Peça para que os alunos alterem os parâmetros da simulação e descrevam o que ocorre. Para isso respondam as questões

do relatório.
 

http://www.labvirt.fe.usp.br/simulacoes/fisica/sim_calor_horadobanho.htm; http://www.ficharionline.com/ExibeConteudo.php5?idconteudo=5546; http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/estadistica/otros/calorimetro/calorimetro.htm; http://educar.sc.usp.br/ciencias/fisica/mf8.htm

Relatório Quando a aluno estiver acessando o Objeto de Aprendizagem A Hora do Banho. Peça para que responda as seguintes questões: 1) Sabendo que a temperatura inicial da água é de 20ºC e que sua massa é de 8kg, determine a massa de água quente sabendo que a sua temperatura é de 70ºC e que a temperatura de equilíbrio deve ser de 35ºC. 2) Sabendo que a temperatura inicial da água é de 22ºC e que sua massa é de 10kg, determine a massa de água quente sabendo que a sua temperatura é de 100ºC e que a temperatura de equilíbrio deve ser de 35ºC. 3) Usando os dados do tem anterior, calcule o calor absorvido pela massa de água fria. Na situação descrita pela figura abaixo considere que as massas M1 e M2 sejam da mesma substância e que não haja perdas de calor no sistema. 4) É possível que a temperatura de equilíbrio (T) esteja fora da faixa que vai de T1 a T2? Explique: ____________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________. 5) A temperatura de equilíbrio (T) terá um valor mais próximo de T1 ou de T2? Explique. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________. 6) Considerando que: (T1=90ºC; M1=60g; T2=20ºC). Qual deverá ser a massa de (M2) para que a temperatura final da mistura (T) seja de 40ºC?