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Uma seringa como máquina térmica

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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.

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.

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Por Domiciano Marques
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola