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  1. 1. Termologia
  2. 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. 3. EXISTE DIFERENÇAEXISTE DIFERENÇA ENTRE CALOR EENTRE CALOR E TEMPERATURA?TEMPERATURA?
  4. 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. 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. 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. 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. 8. ESCALAS • CELSIUS • FAHRENHEIT • KELVIN (ABSOLUTA)
  9. 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. 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. 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. 12. DILATAÇÃO TÉRMICA COMO FUNCIONA UM TERMÔMETRO?COMO FUNCIONA UM TERMÔMETRO?
  13. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 20. OBSERVAÇÕES: β, o coeficiente de dilatação superficial (β= 2α) γ, o coeficiente de dilatação volumétrica (γ = 3α) UNIDADE: °C-1
  21. 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. 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. 23. POR QUE UMAPOR QUE UMA GARRAFA DE VIDROGARRAFA DE VIDRO CONTENDO LÍQUIDOCONTENDO LÍQUIDO ESTOURA DENTRO DOESTOURA DENTRO DO CONGELADOR?CONGELADOR?
  24. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 32. Diagrama de fase
  33. 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. 34. PROPAGAÇÃO DO CALOR http://fatec.org/v02/index.php?option=com_content&task=view&id=12&Itemid=9&limit=1&limitstart=4
  35. 35. BRISAS LITORÂNEAS
  36. 36. EFEITO ESTUFA
  37. 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. 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. 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. 40. UNIDADE A unidade de carga elétrica no sistema internacional é Coulomb (C) Observação: 1C (1 micro-coulomb) = 10-6 C
  41. 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. 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. 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. 44. • Eletrização por indução:
  45. 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. 46. ELETROSCÓPIOS • Eletroscópio de Pêndulo:
  47. 47. • Eletroscópio de Folhas:
  48. 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. 49. LEI DE COULOMB K é uma constante que para o vácuo vale 9.109 Nm2 /C2
  50. 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. 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

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