Palavras-chave principais: termodinâmica, experimento de física, calor e temperatura, dilatação térmica, experimento simples de física, física no ensino médio.
Introdução
Quer entender os princípios da termodinâmica de forma prática e divertida? Neste experimento simples, você vai ver como o calor afeta materiais e como a dilatação térmica pode gerar movimento visível. Tudo isso com uma garrafa, uma moeda e água quente! Um ótimo experimento para aulas de física, feiras de ciências ou até para testar em casa.
Materiais Necessários
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1 garrafa de vidro com boca estreita (como as de refrigerante de vidro)
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1 moeda que tampe bem a boca da garrafa
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Água quente (não fervente!)
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Gelo (opcional)
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Recipiente para aquecer água
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Toalha para secar a garrafa
Objetivo do Experimento
Demonstrar, de forma visual e simples, o efeito da variação de temperatura no ar dentro da garrafa, explorando os conceitos de dilatação térmica, pressão e transferência de calor, que fazem parte da primeira lei da termodinâmica.
Passo a Passo do Experimento
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Aqueça a garrafa:
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Esquente água até ela ficar bem quente, mas sem ferver.
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Coloque a água quente dentro da garrafa por cerca de 1 minuto, só para aquecer o vidro e o ar interno.
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Após esse tempo, despeje a água da garrafa e seque bem a borda com a toalha.
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Posicione a moeda:
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Coloque a moeda tampando a boca da garrafa, sem forçar.
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Observe o fenômeno:
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Conforme o ar dentro da garrafa começa a esfriar, ele se contrai, criando uma pressão menor dentro da garrafa.
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A moeda será sugada para dentro da garrafa ou começará a vibrar devido à diferença de pressão e à entrada de ar externo.
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(Opcional) Acelere o processo:
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Para resfriar mais rapidamente, aproxime cubos de gelo da parte externa da garrafa.
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O Que Está Acontecendo?
Esse experimento é uma ótima forma de demonstrar como o calor influencia o comportamento dos gases. Ao aquecer o ar dentro da garrafa, ele se expande. Quando a moeda é colocada e o ar esfria, ele se contrai, criando um vácuo parcial. A pressão atmosférica então força a moeda para baixo, mostrando o efeito da diferença de pressão causado pela variação da temperatura.
Conceitos de Física Envolvidos
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Primeira Lei da Termodinâmica: variação da energia interna de um sistema.
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Dilatação e contração dos gases: o ar se expande quando aquecido e se contrai quando resfriado.
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Pressão atmosférica: a força que o ar exerce sobre os objetos.
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Transferência de calor: o calor da água aquece o ar dentro da garrafa.
Conclusão
Com poucos materiais e em poucos minutos, é possível demonstrar um princípio fundamental da termodinâmica! Esse experimento é ideal para reforçar o conteúdo em sala de aula e engajar os alunos com uma atividade prática e surpreendente.
Se você está procurando um experimento simples de física sobre calor e temperatura, esse é perfeito para aplicar em aulas de termodinâmica no ensino médio. Compartilhe com seus colegas e ajude mais gente a aprender ciência com prática!
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