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O valor obtido para a variação de entalpia mássica de fusão do gelo foi de 2,5 x 10^5, o que corresponde a um erro relativo de 24%. Para a realização desta atividade usaram-se maiores quantidades de água e de gelo, pois o termómetro não chegaria à água para as medidas indicadas no livro.

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Para o gráfico do bloco A, de cobre, o seu declive é maior. O declive da reta é igual a 1/m x c. Para o bloco de cobre foi obtida uma capacidade térmica mássica de aproximadamente 500 J/Kg/K e para o bloco de alumínio de aproximadamente 1211 J/Kg/K. O erro relativo relativo ao bloco de cobre é de 30% e do bloco de alumínio de 35%. O bloco calorimétrico deve estar o mais isolado possível de modo a evitar perdas de energia, e o tempo de realização da atividade não deve ser elevado.

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À medida que a d.d.p. aumenta a potência também aumenta, sendo diretamente proporcionais. O valor da d.d.p. que maximiza a potência é de 0,47V±0,01V, assim o valor máximo da potência fornecida ao painel é de 0,0047W. Quanto mais perto de 90º for a inclinação do painel, maior vai ser a potência, e quanto menos opaco for o filtro, maior é a potência. Quanto menor for a distância, maior a potência fornecida. Nesta atividade como não tínhamos acesso a filtros de diferentes cores, utilizamos um, que ia sendo dobrado. Quanto maior a irradiância e a d.d.p. maior vai ser a potência fornecida.

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1- Identificar e registar as incertezas absolutas de leitura dos instrumentos de medição;
2- Medir 100g de água à temperatura ambiente.
3- introduzir a água no calorímetro, tapá-lo e medir a temperatura da água.
4- Triturar alguns cubos de gelo e medir 20g de gelo triturado;
5- Confirmar a temperatura dos 20g de gelo triturado.
6- Adicionar os 20g de gelo triturado à água contida no calorímetro;
7- Medir a temperatura da mistura contida no calorímetro uns instantes após todo o gelo ter fundido.

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A variação de entalpia mássica de fusão corresponde à energia que é necessário fornecer por unidade de massa da substância para esta mudar de estado físico, de sólido para líquido. Esta grandeza apresenta valores característicos para cada substância. Assim para que uma amostra sofra fusão terá de se transferir energia dada pela expressão E=m∆hfusão
O esboço do gráfico da temperatura do gelo em função da energia transferida para o gelo será de acordo com a figura 1.
De acordo com o perfil do esboço do gráfico, o cubo de gelo sai do congelador com uma temperatura inferior a 0ºC, e irá receber energia do ar sobre a forma de calor, está transferência de energia faz com que a temperatura aumente até aos 0ºC. Atingindo a temperatura de fusão o gelo continua a receber energia da vizinhança, no entanto a sua temperatura não aumenta, pois a energia é usada para quebrar as ligações intermoleculares. Continuando exposto ao ar, a água continua a receber energia sob a forma de calor, esta transferência de energia conduz ao aumento da temperatura até que se atinja o equilíbrio térmico. Para determinar a variação da entalpia mássica de fusão do gelo, tem de se colocar num recipiente uma porção de água e juntamos um pouco de gelo á temperatura de 0ºC, a água à temperatura ambiente irá transferir energia para o gelo até que as duas porções se encontrem à mesma temperatura. De acordo com o princípio da conservação da energia, a energia do sistema deve permanecer constante de modo que se pode admitir que a energia cedida pela água à temperatura ambiente é igual à energia recebida pelo gelo. Assim, será possível determinar a variação da entalpia mássica através da expressão da figura 2. Nesta atividade será necessário medir as massas de gelo e de água podendo utilizar-se uma balança, para as temperaturas usa-se um termómetro. Deve-se usar um calorímetro, para aproximar o sistema a um sistema isolado.

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1.
1.1 A energias são diferentes, pois as capacidades térmicas mássicas também são diferentes.
1.2 Não, dado que o declive depende da massa e da capacidade térmica mássica, e esta depende do material.
1.3 O de maior capacidade térmica mássica.
2. A temperatura do metal irá subir gradualmente enquanto estiver ligada, e assim que for desligada ela irá arrefecer mais lentamente do que quando aqueceu.

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1- Identificar e registar, no caderno de apontamentos, as incertezas absolutas de leitura dos instrumento de medição, numa tabela semelhante à tabela I;
2- Medir a massa do bloco calorimétrico cilíndrico e registar o valor;
3- Montar o circuito elétrico com um gerador, u amperímetro, um interruptor e uma resistência de aquecimento à qual se associa um voltímetro;
4- Colocar um pouco de glicerina nos orifícios do bloco onde se coloca a resistência e o termómetro;
5- Fechar o circuito e assim que se inicie o aumento da temperatura do bloco, medir os valores da temperatura, da corrente elétrica, e a d.d.p. de trinta em trinta segundos e durante cerca de trezentos e sessenta minutos;
6- Registar os valores;
7- Repetir o procedimento para os outros blocos.

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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. A capacidade térmica mássica de um material caracteriza a substância que o constitui, em determinado estado físico, pelo que diferentes materiais apresentam diferentes valores de capacidade térmica mássica. Substâncias com valores elevados de capacidade térmica mássica absorvem ou cedem grandes quantidades de temperatura varie significativamente.
Medindo a massa do corpo, a energia transferida para o corpo e a correspondente variação de temperatura é possível determinar a capacidade térmica mássica do material que constitui o corpo.
Para a realização desta atividade utilizam-se blocos calorimétricos cilíndricos, de diferentes materiais, cuja massa é medida com uma balança. Num dos orifícios coloca-se uma resistência de aquecimento e um termómetro no outro. A energia dissipada é obtida pela expressão: E= UIΔt
Assim é necessário medir a corrente elétrica, a tensão elétrica e o tempo de funcionamento, colocando-se um amperímetro e um voltímetro no circuito e para o tempo utiliza-se um cronómetro.
Entre a resistência e o bloco existe transferência de energia por condução e entre o bloco e o meio por condução e radiação. Para facilitar a transferência de energia, deve colocar-se glicerina nos orifícios dos blocos calorimétricos. Por outro lado para minimizar a dissipação de energia deve isolar-se o bloco calorimétrico. Não se deve optar por tempos de aquecimento muito longos.

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Determinar, experimentalmente, a capacidade térmica mássica de um material (...), avaliando os procedimentos, interpretando os resultados e comunicando as conclusões.

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1. Não seria a mesma, pois se fosse inclinado a mesma quantidade de luz ocupa uma maior área, por isso, a intensidade de luz por área será menor, assim a potência máxima, para uma maior área será menor.

2. A curva atingiria um valor máximo mais baixo, a curva seria semelhante mas nunca teria o mesmo máximo absoluto.

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1- Identificar e registar, no caderno de apontamentos, as incertezas absolutas de leitura dos instrumento de medição, numa tabela semelhante à tabela I;
2- Montar o circuito elétrico representado no Esquema de montagem com um painel fotovoltaico, um interruptor e um reóstato, ao qual se associa um voltímetro.
3- Colocar a fonte de radiação, a uma certa distância do painel fotovoltaico, de modo que a radiação incida perpendicularmente à superfície do painel. Ligar a fonte de luz e fechar o circuito;
4-Medir a d.d.p. elétrico nos terminais do reóstato e a corrente elétrica que atravessa o circuito, e registar os valores, no caderno de apontamentos, numa tabela semelhante à tabela II;
5- Variar sucessivamente a resistência elétrica, por manipulação do cursor do reóstato e, para cada alteração da resistência elétrica, medir a d.d.p. nos terminais do reóstato e a corrente elétrica que atravessa o circuito;
6- Manipular o cursor do reóstato para colocar o valor de resistência próximo do valor para o qual é máxima a potência fornecida pelo painel fotovoltaico;
7- Inclinar o painel fotovoltaico de modo que a sua superfície apresente uma inclinação de cerca de 75º relativamente à direção da radiação incidente e medir a d.d.p. nos terminais do reóstato e a corrente elétrica que atravessa o circuito;
8- Repetir o passo anterior para valores de inclinação entre os 90º e os  0º;
9- Colocar a fonte de radiação a uma distância em que incida perpendicularmente à superfície do painel;
10- Interpor filtros entre o foco de luz e o painel e , para cada filtro utilizado, medir a d.d.p. nos terminais do reóstato e a corrente elétrica que atravessa o circuito;
11- Mover o painel de modo a aumentar sucessivamente a distância entre o painel e o foco de luz e para cada distância medir a d.d.p. nos terminais do reóstato e a corrente elétrica que atravessa o circuito.

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A transformação fundamental de energia que ocorre num painel fotovoltaico é a transformação de energia solar em energia elétrica.
A potência elétrica pode ser obtida através da expressão P=UI. Assim, dve-se medir a corrente elétrica e a d.d.p. dos terminais de um recetor diretamente ligado ao painel.
Deve montar-se um circuito elétrico com um painel fotovoltaico, um amperímetro, um recetor, um voltímetro e os fios de ligação necessários.
Para medir a corrente elétrica o amperímetro deve ser montado em série e o voltímetro em paralelo ligado aos terminais do recetor.
Para investigar a influência da direção da radiação solar incidente deve colocar-se uma fonte de radiação perpendicular à superfície do painel e de seguida medir as grandezas para determinar a potência. De seguida deve alterar-se a inclinação do painel e repetir o procedimento. Para investigar a influência da interposição de obstáculos à passagem da radiação solar incidente no painel, deve colocar-se o foco de luz na posição em que a radiação incide perpendicularmente à superfície e colocar um filtro da radiação, fazendo as medições necessárias. Depois repete-se o procedimento interpondo diferentes filtros.
A distância a que a fonte da radiação se encontra do painel fotovoltaico também afeta a irradiância, assim para cada posição diferente do painel deve-se medir as grandezas necessárias.
Para investigar a influência da d.d.p. deve colocar-se uma fonte de radiação perpendicular à superfície do painel. Deve-se variar o valor da resistência elétrica e medir o valor da corrente elétrica e da d.d.p. para se elaborar o gráfico P=f(U).
Em determinadas condições de iluminação e de temperatura, existe um valor de d.d.p. e de corrente elétrica para o qual o produto U I é máximo.
Quando se pretende estudar a influência de uma determinada variável deve proceder-se de modo que todas as condições experimentais se mantenham, alterando-se apenas a variável em estudo.

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Investigar, experimentalmente, a influência da irradiância e da d.d.p. elétrico na potência elétrica fornecida por um painel fotovoltaico, avaliando os procedimentos, interpretando os resultados e comunicando as conclusões.

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A reta de ajuste obtida através da atividade laboratorial  permite concluir que tem há alguns erros, devido a erros experimentais, o facto dos instrumentos de leitura terem incertezas associadas, entre outros. Através da reta de ajuste aos pontos do gráfico da variação da energia cinética em função do deslocamento, podemos verificar que, tratando-se de uma função linear, dado que a ordenada a origem apenas não é zero, devido aos erros experimentais, a variação da energia cinética é diretamente proporcional à distância percorrida.
Para concluir, nesta atividade laboratorial para alcançarmos os objetivos pretendidos, houve uma adequação aos procedimentos.

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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 série, 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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Segundo a equação da curva característica da pilha, U= -4,08I+3,88, verificamos que a força eletromotriz é 3,88V e a sua resistência interna de 4,08Ω. O valor obtido da força eletromotriz obtido pela equação foi inferior ao valor obtido experimentalmente, devido a possíveis erros experimentais, como o facto da resistência interna da pilha alterar entre outros. O valor da sua resistência interna vai diminuindo, dado que os produtos químicos da pilha diminuem e assim deixa de ter capacidade de produzir um d.d.p. . Para além disso, a própria pilha, os materiais de que é constituída entre outros, fazem com que a resistência interna aumente. De início teve de ser utilizada uma resistência elétrica elevada, para que a corrente elétrica fosse baixa para no gráfico podermos observar uma reta. Como possíveis erros temos as incertezas de leitura associadas aos instrumentos de medição e também à resistência dos fios ser considerada desprezável.

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1.
U= -4,08I + 3,88
U= -4,08 . 0,10 + 3,88
U= 3,47 V

2. E=UIΔt
A pilha transforma mais energia quando a tensão elétrica e a corrente elétrica são mais elevadas, e para aumentar a corrente elétrica, coloca-se uma resistência baixa.

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1- Montar um circuito elétrico constituído por uma bateria, um interruptor e duas lâmpadas iguais, instaladas em série;
2- Instalar, nesse circuito, um voltímetro de modo a medir a d.d.p. elétrico nos terminais da bateria e registar o valor obtido, em circuito aberto e depois fechar o circuito.
Repetir o procedimento de modo a medir a d.d.p. elétrico nos terminais dos restantes componentes elétricos do circuito e registar os valores medidos;
3- Instalar, nesse circuito, um amperímetro entre a bateria e uma das lâmpadas e registar o valor obtido. Repetir o procedimento instalando o amperímetro em mais dois ou três pontos distintos do circuito;
4- Substituir uma das lâmpadas por uma lâmpada diferente e repetir os passos 2 e 3;
5- Montar um novo circuito, com os mesmos componentes elétricos indicados em 1, mas de forma a que as lâmpadas sejam instaladas em paralelo;
6- Repetir o passo 2;
7- Instalar, nesse circuito, um amperímetro de modo que este meça a corrente elétrica que atravessa a pilha e registar o valor obtido. Repetir o procedimento de modo a medir a corrente que atravessa os restantes componentes elétricos do circuito;
8- Substituir uma das lâmpadas por uma lâmpada diferente e repetir os passos 6 e 7.

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1. Identificar as incertezas absolutas e os instrumentos de medição;

2. Medir a d.d.p. nos terminais da pilha antes de a ligar ao circuito;

3. Montar o circuito de acordo com o esquema de montagem (Pág.128);

4. Fechar o circuito;

5. Medir a d.d.p. nos terminais da pilha e a corrente elétrica que atravessa o circuito;

6. Abrir o circuito e alterar o valor da resistência elétrica no reóstato, voltar a fechar e medir a d.d.p. nos terminais da pilha e da corrente elétrica que o atravessa;

7. Repetir o procedimento 4 vezes;

8. Medir a d.d.p. da pilha no final, em circuito aberto;

9. Repetir todo o procedimento usando uma pilha usada.

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Uma pilha é um dispositivo elétrico caracterizado por apresentar uma determinada tensão nos seus terminais. Essa tensão elétrica é designada força eletromotriz da pilha e corresponde à energia transferida, por unidade de carga, para as cargas elétricas que a atravessam.

Numa pilha ideal a d.d.p. elétrico é constante e igual à sua força eletromotriz, mas numa pilha real, a existência de uma resistência interna própria da pilha, faz com que esta energia seja inferior à energia total que ela transforma.

Então, a força eletromotriz e a resistência interna são características de uma pilha.

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.

U(pilha) = ε(pilha) - 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.

Para variar a corrente elétrica que atravessa o circuito, deve instalar-se uma resistência variável. Assim, quando se eleva o valor da resistência elétrica da resistência variável, a corrente elétrica diminui.

Assim, é possível construir o gráfico da função U=f(I), uma vez que para valores de corrente elétrica mão muito elevados estes valores variam linearmente, pode obter-se a reta de ajuste aos pontos do gráfico cuja equação traduz a curva característica da pilha.

O instrumento adequado à medição da força eletromotriz da pilha é o voltímetro, que deve ser ligado aos terminais da pilha e a medição deve ser feita em circuito aberto, podendo desprezar-se a energia dissipada por efeito Joule devido à resistência interna da pilha.

O amperímetro deverá ser instalado em série no local do circuito elétrico onde se pretende efetuar a medição e deve apresentar uma resistência elétrica reduzida de modo a não influenciar o valor medido. O voltímetro deverá ser instalado em paralelo e deverá apresentar uma elevada resistência elevada, para impossibilitar a passagem de corrente elétrica por esta derivação ao circuito principal.

A resistência elétrica limita a corrente elétrica num circuito, para valores elevados a curva do gráfico deixa de ser linear, assim de modo a controlar o valor máximo da corrente elétrica no circuito para evitar essa variação não linear e para não «gastar» rapidamente a pilha, deve controlar-se a resistência aplicada no circuito.

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Compreender a função e as características de um gerador e determinar as características de uma pilha numa atividade experimental, avaliando os procedimentos e comunicando os resultados.

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Questões pós-laboratoriais
1. A partir da reta de regressão podemos prever a altura do primeiro ressalto considerando uma altura de queda de 1,30 m que seria de:

h ressalto=0,0622hqueda + 0,110

h ressalto= 0,0622×1,30+0,110= 0,919 m

2. Se as alturas de queda e de ressalto fossem iguais,  o valor do declive da reta do gráfico obtido no tratamento de resultados seria de 1, esta situação implicaria que houvesse conservação da energia mecânica, pois não haveria dissipação de energia.

3. Utilizando considerações energéticas, podemos relacionar as velocidades de uma bola antes e após o embate no solo com as alturas de queda e ressalto pode ser dada pela seguinte expressão:

Na descida,

Em (final)= Em ( inicial)

1/2mv²q,f=mgh queda, i

Vi²=2gh queda

V q,f= √2gh queda

Na subida,

V h,i =√2gh ressalto, pois Em (final)= Em(inicial)             mgh ressalto=1/2mv²r,i

Vf/vi=√2gh ressalto /√2gh queda                                       v r,i= √2gh ressalto

Vf/vi= √(h ressalto/h queda)

4. Para se obter a expressão que permite calcular, para uma dada altura de queda, a percentagem de energia mecânica dissipada, durante a colisão da bola com o solo, em função do declive da reta do gráfico obtido no tratamento de resultados, é necessário fazer o seguinte processo:

fração de energia dissipada= Ediss. / Ei =Em, queda - Em, ressalto / Em, queda = (Epg queda+ Ec queda) - (Epg ressalto+ Ec ressalto) =mgh queda - mgh ressalto / mgh queda = mgh queda/ mgh queda – mgh ressalto/ mgh queda = 1- mghressalto/mgh queda

Ec queda e a Ec de ressalto = 0J, dado que a velocidade é igual a 0 m/s

%Em dissipada= 1- mghressalto/mgh queda × 100

= 1- declive × 100

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1- Identificar e registar, no caderno de apontamentos, a incerteza absoluta de leitura do instrumento de medição, numa tabela;
2- Fixar o sensor de movimento no suporte e colocar uma bola numa posição acerca de 15 cm do sensor;
3- Seguir o protocolo da pág.79;
4-Registar os valores das alturas de queda e respetivas alturas de ressalto.

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Quando largamos uma bola de uma certa altura ela ressalta após o embate no solo, e no ressalto a bola não atinge a mesma altura da qual foi largada. Durante a queda, o efeito de forças dissipativas, como a resistência do ar, pode ser considerado desprezável, podendo dizer-se que a bola está apenas sujeita à ação do peso. Durante a colisão não existe conservação da energia mecânica pelo que a energia mecânica no ressalto é inferior à energia mecânica na queda. No ressalto a energia mecânica é menor e a altura máxima do ressalto será obrigatoriamente menor.
Durante a queda da bola, há transformação de energia potencial gravítica em energia cinética e no ressalto a transformação de energia cinética em energia potencial gravítica. Enquanto a bola colide com o solo há transformação de energia mecânica em energia interna e existe transferência de energia da bola para o solo e do solo para a bola.
Para determinar a fração de energia dissipada no momento de queda e de ressalto de uma bola em função das alturas de queda e de ressalto resulta a seguinte expressão:
fração de energia dissipada= Ediss. / Ei =Em, queda - Em, ressalto / Em, queda = (Epg queda+ Ec queda) - (Epg ressalto+ Ec ressalto) =mgh queda - mgh ressalto / mgh queda = mgh queda/ mgh queda – mgh ressalto/ mgh queda = 1- mghressalto/mgh queda

Se as bolas largadas da mesma altura forem, por exemplo de basquetebol e voleibol, a altura de ressalto será diferente para cada bola. Quanto menor for a elasticidade destes materiais, maior será a energia dissipada na colisão, ou seja, maior será a diminuição da energia mecânica e menor a altura de ressalto. A altura de ressalto das bolas será ainda diferente se a bola colidir com o solo num pavilhão, com um pavimento em madeira, ou num pavimento com módulos de polipropileno, por exemplo. Pode-se concluir-se que, quanto mais perto do zero se apresentar o valor da razão entre as alturas de ressalto e de queda, maior a dissipação de energia.
Para se proceder ao estudo do movimento de queda e de ressalto de uma bola ao longo do tempo ( utilizando o método realizado em sala de aula) deve-se 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 de queda da bola relativamente ao solo e a altura atingida no respetivo ressalto em relação ao solo.

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3.3. Obteremos uma reta de maior inclinação, dado que é diretamente proporcional à massa, por isso, aumentaria para o dobro.

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3.2.
ΔEc= 0,300d + 0,0108
declive = 0,498 × 9,8 × cos 57 ≈ 2,658

(2,658-0,300)/ 2,658 × 100 ≈ 89%

Os 2 declives são diferentes, sendo que dá um erro percentual de 89%.

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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 1- Incertezas absolutas de leitura

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Tabela 1- Incertezas absolutas de leitura

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1. Seria igual, dado que o carrinho começa do repouso, a variação da energia cinética é igual à energia cinética final.
2. O valor seria diferente do obtido, os gráficos teriam o mesmo declive, pois não depende da energia cinética.
3.
3.1. Neste caso Δr=d, pois há um movimento retilíneo e não há inversão de sentido.
W força resultante= ΔEc
W força resultante = W força gravítica + W força normal ( que é 0, pois alpha é igual a 90º )
W força resultante= W força gravítica
declive= ΔEc/d
declive= W força gravítica/d
declive= Fg×d×cos alpha/d
declive = m×g×cos alpha