3B Scientific Heat Equivalent Apparatus - Manual (Page 22)

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dro de atrito, como indicado na Fig.. 1, sendo que
o contrapeso deve estar pendurado atrás e a extre-
midade solta da corda na frente.
•
Como contrapeso, pode ser utilizado o balde for-
necido, o qual é preenchido com água ou areia,
por exemplo, (massa total aprox. 5 kg). a extremi-
dade solta da corda é ligada ao peso que se encon-
tra no chão, sendo que deve-se prestar atenção para
que o contrapeso com a corda tensa não se encon-
tre a mais do que uns 5 cm do chão. Assim evita-se
que o peso suba mais do que 10 cm durante a ex-
periência.
•
Se ao acionar a manivela constata-se que a corda
foge para a direita e eventualmente não fica na
ranhura, então deve-se colocar a corda no cilindro
de atrito de modo a que a extremidade ligada ao
peso esteja à direita e a extremidade com o contra-
peso se encontre à esquerda.
•
O sensor de temperatura deve ser lubricado com
uma gota de óleo (importante!) e deve ser logo,
como indicado na Fig.. 1, introduzido no cilindro
de atrito escolhido até que ele encaixe sensivelmen-
te e possa ser levemente girado (se não for intro-
duzido à profundidade suficiente ou profundamen-
te demais, ele não gira livremente). Ambos conta-
tos do sensor de temperatura são conectados com
uma aparelho de medição de resistência
(multímetro) que deveria ter um display de no mí-
nimo 3 dígitos na faixa de 2 k
Ω
até 9 k
Ω
. A conver-
são da resistência medida em temperatura pode
ser efetuada por meio da tabela que se encontra
na última página deste manual ou com a ajuda da
seguinte equação:
T
R
= −
217
151
0,13
(1)
aqui deve-se aplicar R em k
Ω
para se obter aT em
°C. Esta equação coincide com os dados da tabela
do fabricante por resistência NTC na faixa de 10 a
40 °C em ± 0,05 °C.
•
Antes de uma experiência, o cilindro de atrito deve
ser esfriado em aprox. 5 a 10 °C abaixo da tempe-
ratura ambiente. Para tal este pode ser colocado
na geladeira ou em água fria, sendo que a perfura-
ção para o sensor de temperatura deve estar para
acima e só 2/3 do cilindro devem ser submergidos
(dica: se o cilindro de atrito for colocado na água
num saco plástico, este não precisará ser secado
após o resfriamento).
•
O aumento da temperatura do cilindro de atrito
durante uma experiência não deve passar de uma
temperatura de aprox. 5 a 10 °C acima da tempe-
ratura ambiente. Quanto mais precisamente coin-
cidirem as diferença de temperatura (em relação à
temperatura ambiente correspondente) no aque-
cimento e no resfriamento, quanto menor será a
troca de calor com o meio ambiente.
•
Para o aquecimento elétrico do cilindro encontram-
se cabos adaptadores com tomadas de 2 mm de
diâmetro de um lado e tomadas comuns de labo-
ratório de 4 mm de diâmetro. Para a alimentação
elétrica deve-se utilizar um aparelho de alimenta-
ção com limite regulável de tensão e de corrente,
sendo que tensão máxima do aparelho de alimen-
tação elétrica não deve passar de 40 V. O pólo posi-
tivo do aparelho de alimentação elétrica deve ser
conectado com a tomada isolada (reconhecível na
plaquinha de plástico redonda cinza abaixo da to-
mada) e o pólo negativo na outra tomada.
•
Os elementos aquecedores dos cilindros de atrito
não se comportam como resistência ôhmicas! A
partir de aprox. 10 V a corrente aumenta rapida-
mente até que atinja a aprox. 12 V a corrente má-
xima admitida de 3 A. Para o ajuste do ponto
operacional, recomenda-se primeiro ajustar o li-
mite de corrente a 2 ou 3 A e logo aumentar a ten-
são a aprox. 11 V, sendo que a corrente deveria subir
para aprox. 1 A. Agora pode-se ajustar o limite de
corrente, aprox. 0,8 A flúem. Estes ajustes não se-
rão mais modificados, até a experiência, a corren-
te é interrompida puxando o cabo de alimentação.
Graças ao limite de corrente ativo e não o caracte-
rístico ôhmico, a tensão e a corrente ficam pratica-
mente constantes apesar das mudanças de tempe-
ratura.
•
Manutenção: Em princípio, o aparelho para o equi-
valente térmico não requer manutenção. Para a
limpeza pode-se utilizar um pano úmido (água com
detergente caseiro). Não se deve utilizar solventes.
A imersão na água também deve ser evitada.
•
Os cilindros de atrito devem estar com o metal lim-
po. Caso tenha se formado um depósito, este pode
ser retirado com um produto de para metais.
•
A corda pode ser lavada caso for necessário. Como
alternativa econômica para uma corda de reposto
pode-se utilizar uma corda de poliamida (na loja
de materiais).
4. Execução e análise da experiência
4.1 Transformação de trabalho mecânico em calor
4.1.1 Execução da experiência
•
Primeiro determinam-se as diferentes massas:
peso principal (por ex. balde com água)
m
H
= 5,22 kg
contrapeso (na corda) m
G
= 0,019 kg
Cilindro de alumínio m
A
= 0,249 kg
•
Outras grandezas que devem ser medidas com
antecedência:
temperatura ambiente T
U
= 23,2 °C
diâmetro do cilindro na superfície de atrito
D
R
= 45,75 mm
•
Após o esfriamento do cilindro de atrito este é
aparafusado no suporte, o sensor de temperatu-
ra é colocado e a corda é enrolada no cilindro
(comparar parágrafo 3). Após alguns minutos, que
devem passar para que a temperatura se distri-
bua de forma homogênea, a resistência do sensor
de temperatura é de R
1
= 8,00 k
Ω
(equivalente a
T
1
= 14,60 °C conforme equação 1).
•
Após controlar o ponto zero do contador, é inicia-