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  • 1. Termologia
  • 2. OBJETIVOS • Diferença entre calor e temperatura • Equilíbrio térmico • Conversão de temperatura • Dilatação térmica • Comportamento anômalo da água • Relação entre calor trocado e variação de temperatura • Mudança de estado físico • Como calor se propaga
  • 3. EXISTE DIFERENÇAEXISTE DIFERENÇA ENTRE CALOR EENTRE CALOR E TEMPERATURA?TEMPERATURA?
  • 4. • TEMPERATURA Um corpo é constituído de partículas (moléculas) que estão em continuo movimento. A temperatura é uma grandeza escalar que mede o estado de agitação molecular, caracterizando assim o seu estado térmico. • CALOR Calor é uma forma de energia em trânsito, isso porque o calor só aparece quando está saindo de um corpo de maior temperatura e indo para outro de menor temperatura
  • 5. EQUILÍBRIO TÉRMICO Ocorre quando colocamos corpos com diferentes temperaturas em contanto. O corpo “quente” (maior temperatura) fornece calor para o corpo “frio” (menor temperatura), até cessar as trocas de calor, neste instante, dizemos que estes corpos estão à mesma temperatura
  • 6. SE UM TERMÔMETROSE UM TERMÔMETRO QUALQUER MARCAQUALQUER MARCA 41° VOCÊ ACHA QUE41° VOCÊ ACHA QUE O DIA ESTÁ QUENTEO DIA ESTÁ QUENTE OU FRIO?OU FRIO?
  • 7. ESCALAS TERMOMÉTRICAS • 1°. Ponto Fixo: corresponde à temperatura de fusão do gelo, chamado ponto do gelo. • 2°. Ponto Fixo: corresponde à temperatura de ebulição da água, chamado ponto de vapor.
  • 8. ESCALAS • CELSIUS • FAHRENHEIT • KELVIN (ABSOLUTA)
  • 9. C K F C K F C K F − − = − − = − − ⇒ = − = − = − = − 0 100 0 273 373 273 32 212 32 100 273 100 32 180 5 273 5 32 9
  • 10. Exemplo: Transformar 35ºC em ºF. C = F – 32 5 9 35 = F – 32 7 = F – 32 63= F -32 5 9 9 63 + 32 = F F = 95ºF
  • 11. EXERCÍCIO Qual a temperatura que em graus Celsius tem a metade do valor medido em graus Fahrenheit? C = F ou F = 2C 2 C = F – 32 ⇒ C = 2C – 32 ⇒ 9C = 10C – 160 5 9 5 9 10C – 9C = 160 C = 160 °C
  • 12. DILATAÇÃO TÉRMICA COMO FUNCIONA UM TERMÔMETRO?COMO FUNCIONA UM TERMÔMETRO?
  • 13. Dilatação Linear É aquela em que predomina a variação em uma única dimensão, ou seja, o comprimento. ∆L = Li α ∆T α é coeficiente de dilatação linear UNIDADE: ΔL e L m
  • 14. EXEMPLO Um fio de cobre tem 6 metros de comprimento a 10ºC. Determinar seu comprimento quando aquecido a 50ºC. Dado αcu = 17 . 10-6 ºC-1. ∆L = Li α ∆T ∆L = 6 . 17 . 10-6 . (50 – 10) ∆L = 102 . 10-6 . 40 ∆L = 4080 . 10-6 ∆L = 0,004080 Lf = 6 + 0,004080 Lf = 6,004080 Lf ≅ 6,004 m
  • 15. EXERCÍCIO O comprimento de uma barra metálica aumenta de 0,2% quando sua temperatura varia de 100°C. A partir desses dados, conclui-se que o coeficiente de dilatação linear desse metal é: Lf = Li + 0,2%Li Lf = Li + 0,002Li Lf – Li = 0,002 Li ou seja ∆L = 0,002 Li ∆L = Li α ∆T 0,002 Li = Li α 100 100 α = 0,002 α = 2 . 10-5
  • 16. Dilatação Superficial: É aquela em que predomina a variação em duas dimensões, ou seja, a área. ∆A = Ai β∆T β é o coeficiente de dilatação superficial UNIDADE: ΔA e A m2
  • 17. EXEMPLO Uma placa retangular de alumínio tem 10 cm de largura e 40 cm de comprimento à temperatura de 20ºC. Essa placa é colocada num ambiente cuja temperatura é de 50ºC. Sabendo que βAt = 46 . 10-6 ºC-1 , calcular a dilatação superficial da placa. ∆A = Ai.β.∆t ∆A = 400 . 46 . 10-6 . (50º - 20º) ∆A = 400 . 46 . 10-6 . 30 ∆A = 552000 . 10-6 ∆A = 0,552 cm2
  • 18. EXERCÍCIO Um quadrado foi montado com três hastes de alumínio (aAl = 24 . 10–6 °C–1 ) e uma haste de aço (aAço = 12 . 10 –6 °C –1 ), todas inicialmente à mesma temperatura. O sistema é, então, submetido a um processo de aquecimento, de forma que a variação de temperatura é a mesma em todas as hastes.Podemos afirmar que, ao final do processo de aquecimento, a figura formada pelas hastes estará mais próxima de um: a) quadrado c) losango e) trapézio isósceles. b) retângulo d) trapézio retângulo e
  • 19. Dilatação Volumétrica: É aquela em que ocorre quando existe variação das três dimensões de um corpo: comprimento, largura e espessura ∆V = Viγ∆T γ é o coeficiente de dilatação volumétrica UNIDADE: Δv e V m3
  • 20. OBSERVAÇÕES: β, o coeficiente de dilatação superficial (β= 2α) γ, o coeficiente de dilatação volumétrica (γ = 3α) UNIDADE: °C-1
  • 21. EXEMPLO Um recipiente de vidro tem capacidade de 600cm3 a 15ºC. Sabendo-se que αvidro = 27 . 10-6°C-1 determine a capacidade desse recipiente a 25ºC. ∆V = Viγ∆T γ = 3α ⇒ γ = 3 . 27 . 10-6 ⇒ γ = 81 . 10-6 °C-1 ∆V = 600 . 81 . 10-6 . 10 ∆V = 486 . 10-3 ∆V = 0,486 Vf = 600,486
  • 22. EXERCÍCIO Um pequeno tanque, completamente preenchido com 20,0 L de gasolina a 10°C, é logo a seguir transferido para uma garagem mantida a temperatura de 35°C. Sendo y = 0,0012°C-1 o coeficiente de expansão volumétrica da gasolina, qual o volume de gasolina que vazará em conseqüência do seu aquecimento até a temperatura da garagem? ∆V = Viγ∆T ∆V = 20 . 0,0012 . 25 ∆V = 0,6 L
  • 23. POR QUE UMAPOR QUE UMA GARRAFA DE VIDROGARRAFA DE VIDRO CONTENDO LÍQUIDOCONTENDO LÍQUIDO ESTOURA DENTRO DOESTOURA DENTRO DO CONGELADOR?CONGELADOR?
  • 24. CALORIMETRIA POR QUE, EM UMAPOR QUE, EM UMA PRAIA, DURANTE UMPRAIA, DURANTE UM DIA ENSOLARADO, ADIA ENSOLARADO, A AREIA É MUITO MAISAREIA É MUITO MAIS QUENTE QUE A ÁGUA?QUENTE QUE A ÁGUA?
  • 25. Calor Sensível Sempre que houver variação temperatura: Q = m.c.ΔT • Q é quantidade de calor (cal) S.I. (J) • M é a massa (g) S.I. (kg) • c é calor específico (cal/g°C) S.I. (J/kgK) • ΔT é variação de temperatura (°C) S.I. (K)
  • 26. Calor específico Calor específico de uma substância é igual à quantidade de calor que deve ser cedida a 1 grama da substância para provocar nela uma variação de temperatura de 1ºC.
  • 27. Capacidade térmica de um corpo: (C) A capacidade térmica de um corpo representa a quantidade de calor necessária para que a temperatura do corpo varie de 1ºC. C=m.c
  • 28. EXEMPLO Calcular a quantidade de calor necessária para elevar uma massa de 500 gramas de ferro de 15ºC para 85ºC. O calor específico do ferro é igual a 0,114 cal/g.ºC. Q = m.c.ΔT Q = 500 . 0,114 (85º - 15º) Q = 500 . 0,114 . 70 Q = 3990cal.
  • 29. EXERCÍCIO Um corpo de massa 200g é aquecido por uma fonte que lhe transmite energia a uma potência constante de 3cal/s. O gráfico mostra a variação da temperatura em função do tempo. Qual é o calor específico do referido corpo? Q = m.c.ΔT ΔT = 20°C em 250 s Q = 3 . 250 = 750 cal 750 = 200 . c . 20 750 = 4000 c c = 0,1875 cal/g°C T(°C)
  • 30. MUNDANÇAS DE FASE (CALOR LATENTE) • Toda matéria, dependendo da temperatura, pode se apresentar em três estados: sólido, líquido e gasoso. SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO
  • 31. Calor Latente O calor latente de mudança de estado de uma substância é igual à quantidade o calor que devemos ceder ou retirar de um grama da substância para que ela mude de estado Q = m.L
  • 32. Diagrama de fase
  • 33. EXEMPLO Um bloco de gelo de massa 600 gramas encontra- se a 0ºC. Determinar a quantidade de calor que se deve fornecer a essa massa para que se transforme totalmente em água a 0ºC. Dado Lf = 80 cal/g Q = m L Q = 600 . 80 Q = 48000cal Q = 48kcal
  • 34. PROPAGAÇÃO DO CALOR http://fatec.org/v02/index.php?option=com_content&task=view&id=12&Itemid=9&limit=1&limitstart=4
  • 35. BRISAS LITORÂNEAS
  • 36. EFEITO ESTUFA
  • 37. ELETROSTÁTICA CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA – CARGA ELÉTRICA A matéria é constituída de átomos, que numa visão superficial, são constituídos por 3 partículas elementares: prótons, elétrons e nêutrons. Os prótons (+) e os nêutrons estão localizados no núcleo e os elétrons (-) descrevem órbitas em torno desse núcleo.
  • 38. CARGA ELÉTRICA: um corpo possui carga elétrica quando possui um conjunto de prótons ou elétrons em excesso. • Se ele possuir excesso de prótons ele possui carga positiva (+). • Se ele possui excesso de elétrons ele possui carga negativa (-). • corpo neutro (número de prótons igual ao número de elétrons) não possui carga elétrica.
  • 39. Carga de um corpo Carga elementar: É a carga de um elétron e = 1,6 x 10-19 C Carga de um corpo: um corpo carregado só pode possuir excesso, ou falta, de um número inteiro de elétrons, a carga total de um corpo (Q) será dada por: Q = n .e
  • 40. UNIDADE A unidade de carga elétrica no sistema internacional é Coulomb (C) Observação: 1C (1 micro-coulomb) = 10-6 C
  • 41. É dado um corpo eletrizado com carga 6,4μC. Determine o número de elétrons em falta no corpo. A carga do elétron é – 1,6 x 10-19 C. Q = n .e 6,4 . 10-6 = n (-1,6 . 10-19 ) n = 6,4 . 10-6 -1,6 . 10-19 n = - 4 . 1013
  • 42. PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO • Eletrização por atrito: Quando atritamos duas substâncias de naturezas diferentes elas eletrizam-se com cargas de igual valor absoluto, porém uma das quais ficará positiva e a outra negativa.
  • 43. • Eletrização por contato: Ocorre quando colocamos em contato um corpo carregado com outro neutro. Após o contato o corpo que estava neutro ficará carrega com carga de mesmo sinal do corpo eletrizado. ANTES DEPOIS
  • 44. • Eletrização por indução:
  • 45. (a) Aproxima-se o indutor (nesse exemplo bastão) do induzido (esfera) sem que haja contato; (b) Liga-se o induzido à terra através de um fio terra. Com isso as irão sair do corpo; (c) Ao saírem as cargas negativas o corpo ficará com excesso de cargas positivas; (d) Afasta-se o indutor e o corpo está eletrizado.
  • 46. ELETROSCÓPIOS • Eletroscópio de Pêndulo:
  • 47. • Eletroscópio de Folhas:
  • 48. PRINCÍPIOS • Princípio da atração e repulsão: Cargas elétricas de mesma espécie se repelem e de espécies diferentes se atraem. • Princípio da conservação das cargas. Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas permanece constante. Não se pode criar nem destruir cargas elétricas, somente transferi-las de um corpo para outro.
  • 49. LEI DE COULOMB K é uma constante que para o vácuo vale 9.109 Nm2 /C2
  • 50. EXEMPLO Determine a magnitude da força elétrica em um elétron no átomo de hidrogênio, exercida pelo próton situado no núcleo atômico. Assuma que a órbita eletrônica tem um raio médio de d = 0,5.10-10 m.
  • 51. EXERCÍCIO Admita que duas cargas elétricas, separadas de 0,03 m, repelem- se com uma força de 4,0 × 10-5 N. Qual será o valor da força de repulsão, em newton, se a distância entre as cargas é aumentada para 0,12 m? A força é inversamente proporcional ao quadrado da distância. df = 4di Ff = Fi 42 F = 4,0 x 10-5 = 0,25 x 10-5 N 16 F = 2,5 x 10-6 N