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Atividade Laboratorial 4

Questões Pré-Laboratoriais:

1.
O sulfato de cobre(ll) penta-hidratado ao contacto com a ser humano pode trazer irritação nos olhos e na pele e pode ser nocivo por ingestão, em contacto com os organismos aquáticos é muito tóxico e pode causar efeitos nefastos a longo prazo no ambiente aquático. Para reduzir as contaminações com o ser humano deve-se evitar a libertação para o ambiente e usar vestiário de proteção como luvas e óculos.

2.
O volume deverá ser 25mL.

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1. a) 2,50 g
b) 0,100 dm^3

2. a) 3 a.s.
b) 3 a.s.

3. c=n/V
c=0,0100/0,100
c=0,100 mol/dm^3

3 algarismos significativos

4.
A medição da massa do soluto, alguns instrumentos foram limpos de maneira incorreta, a pipeta foi encostada na solução.

5.
Enxaguar o frasco para garantir que está limpo e que não haja risco de contaminação.

Conclusão:

No geral, a experiência foi realizada com sucesso, apesar de terem sido cometidos alguns erros que podem ter afetado o resultado final.

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Questões Pré-Laboratoriais

1. (20+-0.03)mL

2. l) f=0.10/0.0050=20
ll) 200
lll) 25

3. Para calcular l divide-se a concentração inicial (0.10) pela concentração final (0.0050), para calcular ll divide-se o volume do balão (500) pelo fator de diluição (20), para calcular lll multiplica-se o volume da pipeta (10) pelo fator de diluição (20).

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Questões Pré-Laboratoriais

1. A- Cloreto de Sódio
B- Nitrato de Prata

2. D

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1. O tubo que ficou totalmente embrulhado com alumínio e não recebeu luz ficou com pouca prata, os tubos com os papéis celofanes ficaram com um bocado de prata mas pouca comparado ao tubo que não foi embrulhado com celofane ou alumínio.

2. A»C»D»B»E

3. O tubo de ensaio que não tem nada a revesti-lo foi feito para que entrasse toda a energia possível fazendo com que haja fotodissociação, o de alumínio reflete toda a radiação por isso não ocorre fotodissociação.

4. No procedimento 2 embrulha-se todos os tubos de ensaio com papel de alumínio para que não ocorra reação á luz solar, e no procedimento 6 desembrulha-se os tubos de ensaio todos ao mesmo tempo para que se possa analisar com maior rigor pois se desembrulhássemos um por um ao desembrulhar o último o primeiro já teria sofrido uma reação por parte da luz solar e o resultado seria diferente.

5. Luz Azul

6. Existiria escurecimento caso utilizasse-se um papel celofane violeta apesar de ser muito pouco.

Conclusão:

No geral a atividade laboratorial foi realizada com sucesso sem nenhuma dificuldade. Conseguiu-se observar que os tubos expostos á lâmpada led criaram maior quantidade de prata do que os tubos expostos á lâmpada de incandescência, apesar de os tubos azuis terem criado uma quantidade semelhante de prata, entre os tubos que foram expostos á lâmpada led o vermelho foi o que criou mais prata. Em relação ao tubo que não foi embrulhado esse criou bastante prata, já o tubo que foi embrulhado com alumínio ficou com pouca quantidade de prata.

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Atividade Laboratorial 1

Questões Pré-Laboratoriais

1. O carrinho está sujeito ao seu peso( força gravítica) que realiza um trabalho potente( >0) e é a força responsável pelo movimento descendente do carrinho, à força normal que como atua na perpendicularmente à direção do deslocamento, esta força não realiza trabalho, e á força de atrito que apresenta a direção do movimento mas sentido oposto ao deslocamento realizando um trabalho resistente( <0).

2. A energia cinética deverá aumentar ao longo da descida, visto que o trabalho resultante das forças é positivo e a variação da energia cinética é igual ao trabalho resultante das forças.

3. A velocidade do carrinho deverá aumentar visto que a energia cinética é dada pela expressão: Ec=1/2mv2 e Ec,f é maior que Ec,i.

4. Para calcular a variação da energia cinética é necessário a massa do carrinho, que será uma medição direta, e a velocidade, que será uma medição indireta.

5. Já que o carrinho se move sempre na mesma direção e sentido, a sua velocidade média poderá ser obtida pelo quociente entre a distância percorrida e o intervalo de tempo, À medida que se vai reduzindo as distâncias percorridas também o intervalo de tempo correspondente vai diminuindo, assim para intervalos de tempo muito reduzidos, o valor da velocidade média pode considerar-se aproximadamente constante.

6. Para se obter o valor da velocidade, tem de se medir a distância, Df-Di, e um intervalo de tempo, Tf-Ti. No topo do carrinho, perpendicularmente, coloca-se um pino, a largura deste é a distância que se pretende medir. O tempo que o pino demora a atravessar um determinado ponto mede-se com uma célula fotoelétrica, que está ligada a um cronómetro digital que, esta detecta um feixe de luz fazendo com que quando o pino atravesse a célula fotoelétrica o feixe de luz seja interrompido. O cronómetro mede o intervalo de tempo durante o qual a célula fotoelétrica não detectou o feixe de luz, ou seja, o tempo que o pino levou a atravessar esse ponto.

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1. O gráfico seria igual, já que a energia cinética final seria igual á variação da energia cinética visto que o carrinho começa em repouso.

2. Se o carrinho apresentasse uma velocidade inicial, a energia cinética final seria diferente da variação de energia cinética. O declive dos dois gráficos seria o mesmo, mas o declive do gráfico do teorema da energia cinética não começaria na origem.

3.

3.1)W= Teorema da Ec=Ecf
W= F x d x cos alpha
Ecf= F x d x cos alpha
Ecf= mg x d x cos alpha
Ecf/d= mg x cos alpha

3.2) Eq. da reta experimental: y=2,78085x-0,020904
y=2,8x-2,1x10^-2
T. Ec. =2,8d-2,1x10^-2

2,8=T. Ec/d

T. Ec. = WFr = WFg
Fg = mg = 510,17x10^-3x9,8 = 5,0 N

2,8=WFg/d = Fg x d x cos alpha/d (=) 2,8 = 5,0 x cos alpha (=) alpha = cos^-1(28/5) = 56º

90-56=34º
14º

Er = 34-14/14 x 100 = 142%

3.3) Se a massa fosse o dobro do valor a energia cinética iria aumentar ao longo da distância, logo o declive também iria aumentar.

Tabela 1-Incertezas absolutas de leitura

| Instrumento de Medição | Grandeza Medida | Incerteza
|             Balança                 | Peso do carrinho   | 0,01g
|           Digitímetro               | Intervalo de Tempo| 0,001ms
|               Aristo                  | Inclinação do Plano| 0,5°
|            Fita Métrica           | Deslocamento         | 0,05cm

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Tabela 3-Registo de medidas em diferentes posições

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Tabela 3-Registo de medidas em diferentes posições

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Tabela 4-Tratamento de dados/resultados da atividade

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Tabela 4-Tratamento de dados/resultados da atividade

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1. Vi= (6.25+-0.05)mL
Vf= (50.00+-0.06)mL

2. As pipetas volumétricas são mais rigorosas e o uso de pipetas graduadas permite medir vários volumes.

Conclusão:

No geral, a atividade laboratorial foi feita com sucesso sem nenhumas dificuldades obtendo-se, a partir da solução da atividade laboratorial 4, uma diluição da solução de sulfato de cobre (ll) penta-hidratado.

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Questões Pré-Laboratoriais

1. No ressalto a bola não atinge a mesma altura. Durante a queda o efeito de forças dissipativas como a resistência do ar, pode ser considerado desprezável, podendo dizer-se que a bola apenas esteve sujeita á força do peso, e sendo este uma força conservativa existirá conservação mecânica durante a queda. No entanto, durante a colisão não existe conservação da energia mecânica, pelo que a energia mecânica no ressalto é inferior á energia mecânica na queda, logo a altura máxima do ressalto será obrigatoriamente menor.

2. Durante a queda a energia potencial gravítica transforma-se em energia cinética. Quando a bola bate no chão há transformação de energia mecânica em energia interna e que por sua vez existe transferência da bola para o chão e vice-versa. No ressalto há transformação de energia cinética em energia potencial gravítica.

3. Fração de Ediss. = Ediss. / Ei = Em, queda - Em, ressalto / Em, queda = mgh queda - mgh ressalto / mgh queda = 1 - h ressalto / h queda

4. A altura de ressalto será diferente para cada bola, já que este tem haver com a elasticidade do par de materiais em colisão. Quanto menor for a elasticidade desses materiais menor será a altura do ressalto e vice-versa. As alturas dos ressaltos das bolsas também será diferente se estas caírem em pisos diferentes.

5. 1) Deixar cair uma bola, sucessivamente, de alturas diferentes medindo-se as alturas atingidas no primeiro ressalto. Nesta situação, deve realizar-se três ensaios para cada uma das alturas de queda e encontrar o valor mais provável de altura do primeiro ressalto.

2) Deixar cair uma bola, usando um sistema de aquisição automático de dados. Neste caso, um sensor de movimento mede a distância do sensor ao topo da bola e, a partir dos dados recolhidos pelo sensor durante o movimento da bola, obtém-se a altura da queda da bola relativamente ao solo e a altura atingida no respetivo ressalto em relação ao solo.

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Questões Pré-Laboratoriais

1. Uma pilha é um dispositivo elétrico caracterizado por apresentar uma determinada tensão/diferença de potencial elétrico nos seus terminais. Esta tensão elétrica é também designada força eletromotriz da pilha e corresponde à energia transferida, por unidade de carga, para as cargas elétricas que a atravessam. Como apresenta uma tensão elétrica aproximadamente constante, uma pilha, gera no circuito uma corrente elétrica contínua. Contudo, numa pilha ideal a diferença de potencial elétrico disponibilizada ao circuito é constante e igual à sua força eletromotriz, independentemente da corrente elétrica que atravessa o circuito, mas numa pilha real, a existência de uma resistência interna própria da pilha que está associada à componente eletroquímica da pilha, faz com que a energia que esta fornece a um circuito elétrico seja inferior à energia total que ela transforma. Então, a força eletromotriz e a resistência são as características de uma pilha.

2. A curva característica de uma pilha corresponde à linha do gráfico que traduz a tensão elétrica nos terminais da pilha em função da corrente elétrica que a atravessa. Para valores elevados de corrente elétrica a curva do gráfico varia de um modo não linear, enquanto que para valores não muito elevados, a d.d.p. nos terminais da pilha varia de modo linear com a corrente elétrica.

Assim, através da análise da equação da reta que traduz a relação entre estas grandezas verifica-se que a sua ordenada na origem é a força eletromotriz e o módulo do seu declive é a resistência interna.

Upilha= εpilha - r l

Por este motivo em circuito aberto, a d.d.p. nos terminais do gerador corresponde à sua força eletromotriz, mas em circuito fechado a d.d.p. é inferior à sua força eletromotriz.

3. Ao instalar-se uma resistência variável, pode-se variar a corrente elétrica que atravessa um circuito. Assim, ao diminuir-se o valor da resistência variável, a corrente elétrica que atravessa o circuito irá aumentar e vice-versa.

4. A partir dos valores de tensão elétrica e corrente elétrica de uma pilha é possível construir um gráfico da função U=f(I). Já que para valores não muito elevados de corrente elétrica estes variam linearmente, pode obter-se a reta de ajuste cuja a equação traduz a curva característica da pilha. Assim, a força eletromotriz da pilha corresponde à ordenada na origem e o módulo do declive da reta de ajuste à resistência interna da pilha.

5. Deve ser utilizado um voltímetro, em que este dev ser ligado aos terminais da pilha e a medição deve ser ealizada em circuito aberto de modo a não existir corrente elétrica no circuito, assim podendo se desprezar a energia dissipada por efeito Joule devido â resistência interna da pilha. Nessas circunstâncias: U pilha = ε pilha

6. O amperímetro deverá ser instalado em série, no local onde se pretende efetuar a medição, para que de tal modo a corrente elétrica o atravesse, o amperímetro deve apresentar uma resistência elétrica reduzida de modo que não se altere as condições do circuito elétrico e não se afete  a própria grandeza medida. O voltímetro deve ser instalado em paralelo ligado a cada terminal do circuito elétrico, o voltímetro deve apresentar uma elevada resistência elétrica interna para impossibilitar a passagem de corrente elétrica por esta derivação ao circuito original de modo a que seja minimizado a alteração provocada pela sua instalação.

7. A resistência elétrica limita a corrente elétrica num circuito. Assim, para controlar o valor máximo da corrente elétrica no circuito deve controlar-se a resistência elétrica aplicada ao circuito, começando por aplicar-se resistências elétricas elevadas.

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1. U = -6,81I + 3,74
U = -6,81 x 0,20 + 3,74
U = 2,39 V

2. E = UIΔt

A pilha transforma mais energia quando a tensão elétrica e a corrente elétrica são mais elevadas, para aumentar a corrente elétrica, coloca-se uma resistência baixa com a ajuda de um reóstato por exemplo.

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Discussão de Resultados

Nesta atividade laboratorial, pudemos verificar que a intensidade da luz das pilhas era maior quando o circuito estava montado em paralelo relativamente ao circuito instalado em série. No circuito instalado em série se uma das lâmpadas fosse desenroscada, a corrente elétrica já não chegava aos restantes pontos do circuito, enquanto que se estivesse montado em paralelo, se uma das lâmpadas fosse desenroscada , as outras continuariam a dar luz. A luz da lâmpada, no circuito em paralelo, era mais intensa na lâmpada que oferecesse menor resistência, dado que a corrente elétrica que a percorria era maior.
Concluindo, a intensidade da luz das lâmpadas e o modo como a corrente elétrica percorre o circuito muda muito dependendo do modo como o circuito está instalado.

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Questões Pré-Laboratoriais

1. Transformação de energia solar em energia elétrica.

2. P = UI, assim é preciso medir a corrente elétrica que atravessa o circuito, e a tensão elétrica nos terminais de um recetor diretamente ligado ao painel.

3. O circuito deve conter um painel fotovoltaico, um amperímetro, uma resistência variável, um voltímetro e fios de ligação. O amperímetro deve ser ligado em série com o painel e a resistência, já o voltímetro deve ser instalado em série ligado á resistência.

4. A alteração da direção da radiação solar incidente relativamente á superfície do painel fotovoltaico e a existência de nuvens ou outras barreiras químicas ou físicas podem ser fatores que afetem a irradiância do painel fotovoltaico. Para investigar a influência da direção da radiação solar incidente relativamente á superfície do painel fotovoltaico ,deve colocar-se uma fonte de radiação, numa posição tal que a radiação incida perpendicularmente na superfície do painel, para investigar a influência da interposição à passagem da radiação solar incidente no painel fotovoltaico deve colocar-se o foco de luz na posição em que a radiação incide perpendicularmente à superfície do painel e interpor um filtro de radiação.

5. Pelas análises das curvas I = f(U) e P = f(U) , verifica-se que, em determinadas condições de iluminação e temperatura, existe um valor de diferença de potencial e de corrente elétrica para o qual o produto U I é máximo, e que corresponde à potência máxima que a célula fotovoltaica pode disponibilizar.

6. Para investigar a influência da diferença de potencial elétrico na potência elétrica fornecida por um painel fotovoltaico , apenas se pode fazer variar o valor da resistência elétrica no reóstato.

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1. A radiação ao incidir perpendicularmente no painel faz com que este produza maior energia, ou seja, vai ter maior corrente e tensão elétrica. Se a radiação não incidir perpendicularmente no painel vai fazer com que a corrente e a tensão elétrica sejam menores. Logo, como a potência é calculada a partir do produto da tensão e corrente elétrica esta não teria o mesmo valor.

2. Se houver algo entre o painel e a fonte de luz a radiação vai ser menor, ou seja, a corrente elétrica e a tensão elétrica iriam diminuir. Logo, o gráfico da potência em função da tensão elétrica seria semelhante, a única diferença é que os valores seriam menores, já que as duas variáveis iriam diminuir igualmente.

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Tabela 1 - Incertezas Absolutas de Leitura

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Tabela 1 - Incertezas Absolutas de Leitura

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Tabela 2 - Registo de medidas para diferentes valores de resistência elétrica

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Tabela 2 - Registo de medidas para diferentes valores de resistência elétrica

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Tabela 3 - Registo de medidas para diferentes irradiâncias

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Tabela 3 - Registo de medidas para diferentes irradiâncias

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Tabela 4 - Potência fornecida pelo painel fotovoltaico para diferentes diferenças de potencial elétrico

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Tabela 4 - Potência fornecida pelo painel fotovoltaico para diferentes diferenças de potencial elétrico

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Tabela 5 - Potência fornecida pelo painel fotovoltaico para diferentes irradiâncias

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Tabela 5 - Potência fornecida pelo painel fotovoltaico para diferentes irradiâncias

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Questões Pré-Laboratoriais

1. A capacidade térmica mássica indica a maior ou menor facilidade que um determinado sistema tem para variar a sua temperatura quando recebe ou perde energia. Substâncias com valores elevados de capacidade térmica mássica absorvem ou cedem grandes quantidades de energia para que a sua temperatura varie significativamente.

2. Deve-se medir a massa do corpo, a energia transferida para o mesmo e a correspondente variação de temperatura.

3. Nesta atividade pode-se utilizar blocos calorimétricos cilíndricos, de diferentes materiais, cuja a massa pode ser medida através de uma balança digital. Estes blocos apresentam dois orifícios de cada lado onde é possível colocar uma resistência elétrica de aquecimento num lado e um termómetro no outro. Como a resistência se encontra inserida no bloco pode-se dizer que a energia dissipada desta é igual á energia transferida para o bloco, e com o termómetro é possível medir a variação de temperatura do bloco.

4. Entre a resistência elétrica de aquecimento e o bloco existirá transferência de energia sob a forma de calor por condução, enquanto que entre o bloco e o meio envolvente será por condução e radiação. Para facilitar-se o contacto térmico e favorecer a transferência de energia, deve colocar-se glicerina nos orifícios do bloco. Para se minimizar a dissipação de energia deve isolar-se o bloco, diminuindo as perdas de energia para a vizinhança.

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1.

1.1) A energia fornecida aos dois blocos é igual.

1.2) O declive é calculado a partir da razão da variação da temperatura pelo energia, o que significa que o declive é inversamente proporcional á energia.
Como os blocos são de diferentes materiais, estes têm diferente capacidade térmica mássica, ou seja, têm energias diferentes.
Logo, o declive seria diferente.

1.3) Demorará mais tempo a aquecer o bloco que tiver maior capacidade térmica mássica.

2. A temperatura irá subir gradualmente enquanto a resistência estiver ligada, quando a resistência desligar a temperatura irá diminuir mas mais lentamente do que quando aumentou.

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Tabela 1 - Incertezas Absolutas de Leitura

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Tabela 1 - Incertezas Absolutas de Leitura

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Tabela 3 - Registo de Medidas Durante o Aquecimento

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Tabela 3 - Registo de Medidas Durante o Aquecimento

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Tabela 4 - Variação de Temperatura e Energia Fornecida a Cada Bloco 

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Tabela 4 - Variação de Temperatura e Energia Fornecida a Cada Bloco 

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Tratamento de Resultados - Bloco de Alumínio

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Tratamento de Resultados - Bloco de Alumínio

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Tratamento de Resultados - Bloco de Cobre

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Tratamento de Resultados - Bloco de Cobre

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Questões Pré-Laboratoriais

1. A variação de entalpia mássica de fusão (Δhfusão) corresponde à energia que é necessário fornecer por unidade de massa da substância para esta mudar de estado físico. A energia fornecida à amostra terá de ser tanto maior quanto maior a sua massa e quanto maior for a variação de entalpia mássica de fusão.

2.

3. O gelo ao sair do congelador apresenta uma temperatura negativa, logo vai receber energia na forma de calor até chegar á temperatura de 0°. Depois o gelo passa a transferir energia para ele mesmo e é quando acontece a mudança do estado sólido para o liquido, nesta altura a temperatura não se altera. De seguida, o gelo volta a receber energia sob a forma de calor até que atinja o equilíbrio térmico.

4. Segundo o Principio da Conservação da Energia, ao colocarmos duas substâncias a diferentes temperaturas num recipiente isolado, a energia absorvida pela substância com menor temperatura vai ser igual ao simétrico da energia cedida pela outra substância, logo pela expressão Egelo=-Eágua.

5. É necessário medir as massas do gelo e da água, para isso podendo utilizar-se uma balança digital; as temperaturas iniciais da água e do gelo assim também como a temperatura final da mistura; para realizar a atividade é sugerido a utilização de um calorímetro, um recipiente com paredes mais finas envolvido em outro recipiente com paredes mais grossas e isolantes, de maneira a tentar-se impedir a transferência de energia como forma de calor para o exterior, de forma a aproximar ao máximo o sistema em estudo de um sistema isolado.

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1.

1.1) E = mcΔT = 506,18x10-3 x 4182 x ( 17,2-24) = -14395 J

1.2) E = mΔh + mcΔT = 45,70x10⁻³ x 2,79x10⁵ + 45,70x10⁻³ x 2090 x ( 17,2-0) = 16860 J

1.3) Como a energia recebida pelo gelo é maior que a energia cedida pela água, houve transferência de energia sobre a forma de calor da vizinhança para o sistema.

2. Egelo = -Eágua (=) 45,70x10⁻³ 3,33x10⁵ + 45,70x10⁻³ x 2090 x ( Tf - 0) = -506,18x10⁻³ x 4182 x ( Tf - 24) (=) 15218,1 + 95,5Tf = -2116,8Tf + 50804 (=) 95,5Tf + 2116,8Tf = 50804 - 15218 (=) Tf = 35586/2212,3 = 16°

3. O tempo até atingir a fusão vai ser menor.

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Tabela 1 - Incertezas Absolutas de Leitura

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Tabela 1 - Incertezas Absolutas de Leitura

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Egelo = -Eágua (=) 45,70x10⁻³ x Δhfusão + 45,70x10⁻³ x 2090 x ( 17,2 - 0) = -506,18x10⁻³ x 4182 x ( 17,2 - 24) (=) Δhfusão = 2,79x10⁵ J

Er(%) = l 2,79x10⁵ - 3,33x10⁵ l / 3,33x10⁵ x 100 = 16,2%