Este documento descreve um experimento para medir o rendimento de um aquecimento elétrico. O experimento envolve a construção de dois circuitos elétricos, um para testar a fonte de alimentação e outro com um calorímetro de água. Medições de temperatura, tensão e corrente foram registadas em intervalos de 10 minutos para calcular o rendimento, que foi em média de 31,5%.

2. Com esta atividade laboratorial, pretende-se aplicar os
conhecimentos teóricos que adquirimos sobre como determinar o
rendimento de um processo de aquecimento. Pretende-se
também fazer revisão dos conceitos de calor, temperatura,
potência, energia interna, energia fornecida por um circuito
eléctrico e rendimento num processo de aquecimento.

3. • Calor: Energia transferida entre corpos em contacto devido
a uma diferença de temperaturas.
• Temperatura: propriedade relacionada com o estado de
movimento interno das particulas de um corpo.
• Energia interna: Soma das energias cinéticas das partículas
no interior do corpo com a energia potencial de interação
entre elas.

4. • Potência: quantidade de trabalho (ou energia de uma força)
efectuado por unidade de tempo, o que equivale à velocidade
de mudança de energia num sistema ou ao tempo
despendido para realizar um trabalho.
• Rendimento: proporção entre o resultado obtido e os meios
que tenham sido usados para o efeito. Trata-se do produto ou
da utilidade que rende alguém ou algo.

5. 1º circuito:
Fonte de alimentação, amperimetro, voltimetro, interruptor,
lampada e fios de ligação.

7. 2º circuito:
Fonte de alimentação, amperimetro, voltimetro, termómetro, fios
de ligação e calorímetro com 900g de água.

9. 1º circuito:
Em primeiro, testamos
a fonte de alimentação
construindo um circuito
elétrico com um interruptor e
uma lâmpada (um voltímetro
paralelo e um amperímetro
perpendicular a esta).

10. 1º circuito:
De seguida, construímos
um circuito retirando o interruptor
e substituindo a luz pelo
calorímetro com água. Fizemos
uma tabela com registamos os
valores. No final, usamos os
valores e calculamos o
rendimento.

11. Tempo (s) Diferença potencial (V) Intensidade da corrente elétrica (A) Temperatura (◦C)
1ª vez
0 1,2 5,0 15,9
600 1,3 7,5 16,3
2ª vez
0 1,4 5,0 15,8
600 1,5 7,0 16,2
3ª vez
0 1,4 5,5 15,5
600 1,6 7,0 16,0

12. Fórmula química:
• 1ª vez:
푚 = 900g = 0,9 kg
c = 4180 J/Kg/◦C
Δ휃 = 16,3 +15,9 =0,4 ◦C
U =
1,2 + 1,3
2
= 1,25V
I =
5,0 + 7,0
2
=6,0 A
Δ푡 =10’ = 600s
휂 =
0,9 × 4186 × 0,4
6,25 × 1,25 × 600
× 100 ≈ 32,1%
휼 =
풎. 풄. Δ휽
푼. 푰. Δ풕
× 100

13. • 2ª vez:
푚 = 900g = 0,9 kg
c = 4180 J/Kg/◦C
Δ휃 = 16,2 +15,8 = 0,4 ◦C
U =
1,4 + 1,5
2
= 1,45V
I =
5,0 + 7,0
2
= 6,0 A
Δ푡 =10’ = 600s
휂 =
0,9 × 4186 × 0,4
6,0 × 1,45 × 600
× 100 ≈ 28,9%

14. • 3ª vez:
푚 = 900g = 0.9 kg
c = 4180 J/Kg/◦C
Δ휃 = 15,5 + 16,0 = 0,5 ◦C
U =
1,4 + 1,6
2
= 1,5V
I =
5,5 + 7,0
2
= 6,25 A
Δ푡 =10’ = 600s
휂 =
0.9 × 4186 × 0.5
6,0 × 1,45 × 600
× 100 ≈ 33,5%
휂 =
32,1 + 28,9 + 33,5
3
≈ 31,5%

15. Com a elaboração desta actividade experimental
concluímos que o rendimento da fonte de alimentação foi muito
baixo, e que para uma maior eficácia e rapidez no aquecimento
da água, a base do recipiente onde a água estava contida
deveria ser boa condutora, e as suas paredes deveriam conferir
boa capacidade isoladora, para o calor não se dissipar com
facilidade, e assim a água aquecia mais rapidamente, atingindo
os 20ºC com maior rapidez.

16. Aprendemos também que podem haver erros. A fonte de
alimentação tem que estar a funcionar, por isso temos que testá-la
primeiro. Também o voltímetro e o amperímetro tem que estar
paralelo e perpendicular, respetivamente, à lampada ou ao
calorímetro, neste caso.