Departamento de Matemática e Ciências Experimentais Física e Química A – 10.º Ano Atividade Prático-Laboratorial – APL 1.1 Física Assunto: Absorção e emissão de radiação Questões – problema - Porque é que as casas alentejanas são tradicionalmente caiadas de branco? - Porque é que a parte interna de uma garrafa-termo é espelhada? Objetivos da atividade Nesta atividade pretende-se: estudar a absorção da radiação de diferentes corpos e relacionar a sua taxa de absorção com o acabamento da superfície; estudar a emissão da radiação de diferentes corpos, relacionar a sua taxa de emissão com o acabamento da superfície e com a temperatura a que o corpo se encontra. Introdução teórica As radiações eletromagnéticas transportam energia que, quando é absorvida, faz aumentar a energia interna da matéria, o que se traduz, neste caso, no aumento da temperatura dessa matéria. No entanto, há corpos que absorvem e cedem energia com mais facilidade do que outros: o material que os constitui e o revestimento que apresentam influenciam este facto. Conceitos a explorar Emissão de radiação Absorção de radiação Reflexão de radiação Transferências de energia (E) Energia interna (U) Temperatura () Equilíbrio térmico Material a utilizar Garrafa pintada de preto mate com rolha furada Garrafa pintada de branco mate com rolha furada Garrafa coberta de folha de alumínio com rolha furada Sensor de temperatura Candeeiro com lâmpada de incandescência (60 W) Cronómetro Fita métrica 1 Procedimento Introduzir o sensor na rolha que tapa a garrafa e registar a temperatura do ar que se encontra no seu interior. Colocar a garrafa a uma determinada distância do candeeiro; registar essa distância. Ligar o candeeiro e o cronómetro e registar a evolução da temperatura de trinta em trinta segundos durante cerca de 20 minutos. Repetir o procedimento para as outras duas garrafas. Nota: A atividade realizada apenas permite estudar a absorção e a reflexão de radiação. Para fazer o estudo da emissão de radiação seria necessário recorrer a um sensor de radiação IV para medir, para cada corpo estudado, a quantidade de radiação por eles emitida. Resultados e Tratamento de dados Deve ser construída uma tabela para o registo das observações idêntica à da figura. Para tratamento dos dados deve ser construído um gráfico da temperatura () em função do tempo (t), para cada uma das garrafas testadas, podem recorrer a papel milimétrico ou à folha de cálculo Excel, como se exemplifica na figura. Tabela Questões pós-laboratoriais 1. Qual o processo de transferência de energia que se pretende demonstrar com esta atividade? 2. De entre os fenómenos (absorção, transmissão ou reflexão) que podem afetar a radiação que incide nas garrafas, identifique: 2.1. o(s) que nunca ocorre(m); 2.2. o(s) que ocorre(m) maioritariamente na garrafa preta; 2.3. o(s) que ocorre(m) em todas as garrafas. 3. Justifique o facto da temperatura do ar no interior das garrafas se manter constante a partir de determinado instante. 4. Será que um corpo que absorva facilmente determinado tipo de radiação poderá ser igualmente um bom emissor desse tipo radiação? 5. Responda às questões-problema. 5.1. Porque as casas alentejanas são tradicionalmente caiadas de branco? 5.2. Porque é que a parte interna de uma garrafa – termo é espelhada? Prof. Luís Perna 2 Folha de Registo Temperatura/°C Tempo/min Tempo/s 0,0 0,0 0,5 30 1,0 60 1,5 90 2,0 120 2,5 150 3,0 180 3,5 210 4,0 240 4,5 270 5,0 300 5,5 330 6,0 360 6,5 390 7,0 420 7,5 450 8,0 480 8,5 510 9,0 540 9,5 570 10,0 600 10,5 630 11,0 660 11,5 690 12,0 720 12,5 750 13,0 780 13,5 810 14,0 840 14,5 870 15,0 900 15,5 930 16,0 960 16,5 990 17,0 1020 17,5 1050 18,0 1080 18,5 1110 19,0 1140 19,5 1170 20,0 1200 Garrafa preta Garrafa branca Garrafa metálica 3