Roteiro de Aula Prática – Termodinâmica

O Portfólio Roteiro de Aula Prática – Termodinâmica para o curso de Engenharia Mecânica no 5º semestre da Unopar e Anhanguera é uma ferramenta educacional valiosa que integra teoria e prática de forma dinâmica. Este material didático detalha todas as etapas práticas envolvidas no estudo dos princípios da termodinâmica, permitindo aos alunos uma compreensão aprofundada de conceitos como a primeira e segunda leis da termodinâmica, ciclos térmicos, e transferência de calor. Utilizando os laboratórios virtuais ALGETEC, os estudantes podem realizar experimentos e simulações que replicam situações reais, proporcionando uma vivência prática essencial para a sua formação.

O Relatório de Aula Prática  – Termodinâmica orienta os alunos através de uma série de atividades estruturadas, desde a preparação dos experimentos até a análise dos resultados, garantindo que cada etapa do processo de aprendizado seja coberta. Já o Relatório de Aula Prática permite que os estudantes documentem suas observações e conclusões, desenvolvendo habilidades críticas de análise e síntese. Este portfólio é fundamental para preparar futuros engenheiros mecânicos para os desafios do mercado de trabalho, promovendo um aprendizado integrado e alinhado com as exigências profissionais contemporâneas. A combinação de roteiros detalhados e relatórios analíticos assegura que os alunos não apenas compreendam os conceitos teóricos, mas também saibam aplicá-los de maneira prática e eficaz.

Aula Prática Termodinâmica

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: TERMODINÂMICA
Unidade: U1_INTRODUÇAO AOS CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA TERMODINÂMICA
Aula: A1_ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS E DEFINIÇÕES EM TERMODINÂMICA
Tempo previsto de execução de aula prática: 2h
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
A temperatura é uma grandeza que representa a medida do grau de agitação térmica das
moléculas de um corpo, e sua medição precisa é fundamental em diversas aplicações científicas
e industriais. Esta prática tem por objetivo que você aprenda a estabelecer a relação entre um
termômetro a álcool e um termoscópio, utilizar diferentes escalas termométricas, e aplicar esses
conceitos na calibração de termômetros. Além disso, você será capaz de coletar e interpretar
dados experimentais, construir gráficos que representem a relação entre temperatura e altura da
coluna líquida, e entender a importância dessas medições em contextos reais de engenharia e
ciências aplicadas.
SOLUÇÃO DIGITAL (OBRIGATÓRIO SE HOUVER – APARECER PARA TODOS)
Infraestrutura mínima necessária para execução.
O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno. Recomenda-se utilizar o Google Chrome para
Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7, ambos atualizados. Além disso, é essencial uma
conexão de internet estável, com um bom teste de velocidade.
EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL (EPI) (CAMPO OBRIGATÓRIO – APARECER
PARA TODOS)
Por se tratar de uma prática simulada, não são necessários equipamentos de proteção individual
para o uso do ambiente virtual. Entretanto, durante os procedimentos práticos dentro do
laboratório virtual, o aluno precisará equipar os EPIs.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS (OBRIGATÓRIO – TODOS)
Procedimento/Atividade
Atividade proposta: Determinação da Equação Termométrica
Procedimentos para a realização da atividade:
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Segurança do Experimento:
• Equipar EPIs virtuais (jaleco, óculos, máscara e luvas).
Marcando a Altura da Coluna Líquida I
• Coloque o termoscópio na posição vertical, com o bulbo para baixo, ao lado da
régua.
• Marque com a caneta a altura da coluna líquida.
• Anote a altura 𝒉𝟏 na Tabela 1
Medindo a Altura 𝒉𝟐
• Use a régua milimétrica para medir a altura 𝒉𝟐, da parte superior do bulbo até a
primeira marcação.
• Anote o valor na Tabela 1 para o estado térmico ambiente.
Medindo a Temperatura Ambiente
• Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura ambiente.
• Anote o valor na Tabela 1.
• Use o altímetro para encontrar a altitude do ambiente e anote.
Marcando a Altura da Coluna Líquida II
• Insira o bulbo do termoscópio no banho de gelo e aguarde até que a coluna líquida
estabilize (equilíbrio térmico).
• Retire o termoscópio e marque a altura da coluna líquida com a caneta.
• Meça a altura 𝒉𝟏 da segunda marcação e anote na Tabela 1 para o ponto do gelo.
Marcando a Altura da Coluna Líquida III
• Mantenha o bulbo do termoscópio no vapor da água em ebulição até atingir o
equilíbrio térmico.
• Retire o termoscópio do vapor e marque a altura da coluna líquida.
• Meça a altura 𝒉𝟑 da terceira marcação e anote na Tabela 1 para o ponto do vapor.
Medindo a Temperatura do Ponto do Vapor
• Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura do ponto do vapor.
• Anote o valor na Tabela 1.
Analisando os Resultados
• Complete a Tabela 1 com os dados obtidos.
• Verifique se as marcas feitas coincidem com as marcas de fábrica do termoscópio.
• Construa um gráfico da altura (h) em função da temperatura (°C) utilizando o
Teorema de Tales.
• Determine o coeficiente linear e angular da equação que representa essa relação.
• Ferva a água sem atingir a ebulição, insira o termoscópio na água, marque e meça
a altura da coluna.
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• Utilize a equação obtida para calcular a temperatura da água e compare com a
medida do termômetro a álcool, identificando possíveis discrepâncias.
Dados experimentais
Checklist:
Preparação Inicial
• Acessar o Laboratório Virtual (VirtuaLab).
• Equipar EPIs virtuais (jaleco, óculos, máscara e luvas).
Altura da Coluna Líquida I
• Colocar termoscópio na vertical.
• Marcar altura da coluna líquida.
Medir Altura 𝒉𝟐
• Medir altura 𝒉𝟐 com régua.
• Anotar valor na Tabela 1.
Temperatura Ambiente
• Medir temperatura ambiente.
• Anotar valor na Tabela 1.
• Medir altitude com altímetro.
Altura da Coluna Líquida II
• Colocar termoscópio no banho de gelo.
• Marcar altura da coluna líquida.
• Medir altura 𝒉𝟏 e anotar na Tabela 1.
Temperatura do Ponto do Gelo
• Medir temperatura do ponto do gelo.
• Anotar valor na Tabela 1.
Despejar Água no Béquer
• Adicionar 50 mL de água ao béquer.
• Aquecer até ebulição.
Altura da Coluna Líquida III
• Colocar termoscópio no vapor.
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• Marcar altura da coluna líquida.
• Medir altura 𝒉𝟑 e anotar na Tabela 1.
Temperatura do Ponto do Vapor
• Medir temperatura do ponto do vapor.
• Anotar valor na Tabela 1.
Avaliação dos Resultados
• Completar Tabela 1.
• Verificar marcas feitas com marcas de fábrica.
• Construir gráfico h x T.
• Determinar coeficientes linear e angular.
• Fervura parcial da água, marcar altura, calcular temperatura, e comparar com
termômetro a álcool.
RESULTADOS (obrigatório – aparecer para todos)
Resultados de Aprendizagem:
Ao final da prática, você deverá compreender os conceitos de equação termométrica e a relação
entre diferentes escalas de temperatura. Você será capaz de executar procedimentos
experimentais no simulador, realizando medições precisas, coletando e registrando dados, e
analisando esses dados para construir gráficos que representem a relação entre temperatura e
altura da coluna líquida. Além disso, aprenderá a aplicar esses conceitos na calibração de
termômetros, identificar possíveis fontes de erro e discutir a precisão dos resultados. A prática
também reforçará a importância do uso de EPIs para garantir a segurança em laboratório.
ESTUDANTE, VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR (não obrigatório – aparecer para todos)
Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática:
Você deverá elaborar um relatório detalhado sobre a prática de determinação da equação
termométrica. O relatório deve incluir uma introdução, explicando o objetivo da prática e a
importância da equação termométrica na calibração de termômetros e em processos industriais.
Na seção de materiais e métodos, liste os equipamentos e materiais utilizados no simulador, como
termoscópio, termômetro a álcool, régua milimétrica e banho de gelo, e descreva os
procedimentos realizados, desde a marcação da altura da coluna líquida até a medição das
temperaturas nos diferentes pontos. Na parte de resultados, apresente os dados coletados em
tabelas, incluindo as alturas das colunas líquidas e as temperaturas medidas. Na discussão,
analise os resultados obtidos, construindo gráficos que representem a relação entre temperatura
e altura da coluna líquida, e discuta as possíveis causas das diferenças. Na conclusão, faça uma
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síntese dos aprendizados obtidos e uma reflexão sobre a importância do experimento e sua
aplicação em contextos profissionais.
Além disso, responda aos seguintes questionamentos:
1. Por que é importante marcar a altura da coluna líquida do termoscópio em diferentes
pontos de temperatura?
2. Explique a razão para usar o banho de gelo no experimento.
3. Como a medição da altura da coluna líquida pode influenciar nos resultados do
experimento?
4. Qual é a fórmula utilizada para determinar a relação entre a altura da coluna líquida e a
temperatura, e como os dados experimentais são aplicados nessa fórmula?
5. Qual foi a diferença entre as temperaturas medidas pelo termômetro a álcool e pela
equação obtida? Explique possíveis causas para essa diferença.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (não obrigatório – aparecer para todos)
Descrição (em abnt) das referências utilizadas
BORGNAKKE, Claus; SONNTAG, Richard E. Fundamentos da termodinâmica. São Paulo:
Editora Blucher, 2018.
ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A. Termodinâmica. Porto Alegre: Grupo A, 2013
FILHO, Washington B. Termodinâmica para Engenheiros. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2020.

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