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Uma seringa como máquina térmica

Estratégias de ensino-aprendizagem

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O presente experimento tem por objetivo auxiliar o professor quanto ao conteúdo relacionado à Segunda Lei da Termodinâmica. O experimento é de caráter explicativo e visa demonstrar o princípio das máquinas térmicas.

Material a ser utilizado

Para a realização da atividade experimental são necessários os seguintes materiais: uma seringa de 20 ml, borracha de apagar, um recipiente com água quente, copo de água e detergente líquido.

Montagem

Primeiramente deve-se retirar da seringa a agulha, colocando a seringa dentro de um copo com água e detergente (somente algumas gotas). De forma a fazer a lubrificação do êmbolo da seringa, encha-a e esvazie-a seguidamente. Isso impedirá que a borracha do êmbolo tranque a seringa.

Após realizar estes procedimentos, pegue a agulha da seringa e espete-a várias vezes na borracha de apagar. Em seguida, a fim de verificar se a agulha se encontra entupida, puxe o êmbolo da seringa e verifique se ele volta para a mesma posição. Caso o êmbolo volte, a agulha estará selada. Visando evitar acidentes, tampe a agulha com um protetor.

Como fazer

Preparada a agulha na seringa, puxe o êmbolo até a marcação de 10 ml. Em seguida, puxe e empurre o êmbolo e veja se ele para próximo da posição inicial.

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Em seguida, encha o recipiente com água quente até uma altura que possa cobrir a seringa na marca dos 15 ml, pelo menos. Com cuidado, coloque a seringa dentro da água quente e observe que o êmbolo vai subir um pouco.

Explicação

O gás que se encontra confinado dentro da seringa é aquecido pela água quente e empurra o êmbolo para sua nova posição. O gás confinado realizou trabalho, pois aplicou uma força sobre o êmbolo, deslocando-o. Podemos determinar o trabalho através da variação do volume do gás, usando a seguinte equação:

τ=P x ?T

Conhecemos o valor da variação do volume (ΔV) a partir da leitura das posições relativas do êmbolo da seringa e da pressão.
Durante este processo, a pressão do gás é igual à pressão atmosférica.

Resfriando novamente a seringa sob uma torneira de água fria, podemos notar que o êmbolo retornará para sua posição inicial, cerca de 10 ml. Se ocorrer algum vazamento de ar da seringa, pode ser que esta posição seja um pouco diferente.

Por Domiciano Marques
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola

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