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Calor e Temperatura
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Termologia
Estuda os fenômenos ligados a calor e temperatura
• Calor: Energia em trânsito de um corpo para outro devido adiferença de temperaturas entre eles.
• Temperatura: É uma grandeza que mede o nível de agitaçãodas moléculas que compõem um corpo
• Moléculas agitadas Temperatura Alta
• Moléculas pouco agitadas Temperatura Baixa
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• Equilíbrio térmico: Quando dois ou mais corpos detemperaturas diferentes são colocados em contato, o demaior temperatura transfere calor para os demais até suastemperaturas ficarem iguais (Equilíbrio Térmico).
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Condutores e Isolantes
• Condutor: São materiais em que o calor sepropaga com facilidade. Exemplo: alumínio,ouro, etc... (metais em geral)
• Isolante: São materiais que o calor temdificuldade em se propagar, ou seja, dificultama transferência de calor. Exemplo: isopor,borracha, madeira, etc...
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- Os Agasalhos são um exemplo de isolante térmico; o ar que fica retido entre
suas fibras dificulta a condução de calor. Os pelos dos animais e a serragem
também são bons isolantes térmicos porque retêm ar.
Agasalhos
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Termômetros e escalas termométricas
• Termômetros são dispositivos utilizados para medir temperatura.Baseia-se em uma substância termométrica e em uma escalatermométrica.
• Substância termométrica: grandeza que varia de acordo com a temperatura. Exemplo: Altura da coluna de um líquido.
• Escala Termométrica: Conjunto de convenções(medidas arbitrárias) utilizadaspara se graduar um termômetro. Normalmente utiliza-se fenômenosconhecidos como o ponto de fusão e de ebulição de uma substância.
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• Escala Celsius(°C): Escala utilizada na maioria dos países, inclusive no Brasil
• Escala Fahrenheit (°F): Escala utilizada em países de língua inglesa.
• Escala Kelvin ou Escala Absoluta (K): Escala utilizada como padrão emtrabalhos científicos. Essa escala não possui valores negativos detemperatura.
Escalas termométricas
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Atividade para visto
• Responder os exercícios do livro didático:
• Páginas 17, questões: 01 a 08
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Processos de transmissão de Calor
Definição de Calor: Calor é energia térmica em trânsitomotivada por uma diferença de temperatura, sendosempre transferida do meio mais quente para o meio maisfrio.
Tipos de Transmissão: é dada de três maneiraspor condução, por convecção e por irradiação.
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Condução térmica
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Condução térmica É a propagação de calor em que a energia térmica
passa de partícula para partícula, sem transporte de matéria. Ocorre
principalmente nos metais (condutores térmicos).
Os principais exemplos de condutores térmicos são os metais
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Pra pensar...• Em um deserto escaldante, o correto é usar um excelente
agasalho ou uma camiseta?
• Em um ambiente qualquer, todos os móveis, o ar, o chão,etc... estão em equilíbrio térmico. Entretanto, se tocarmos emdois objetos distintos, por exemplo, em uma mesa de madeirae no chão de cerâmica, teremos a sensação que eles estão emtemperaturas bem diferentes, por quê?
• Por que os animais, inclusive os seres humanos, se encolhemquando está frio e se esticam quando tempo está quente?
• Podemos tocar rapidamente em algo aquecido sem sequeimar?
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Convecção térmica
É a propagação de calor com transporte de matéria. Ocorre somente nos
fluidos (líquidos e gases)
- Água no fogo.
A água quente na parte inferior, menos densa, sobe enquanto a água fria na
parte superior, mais densa, desce. Esse movimento de água quente em água
fria, chamado de corrente de convecção, faz com que a água se aqueça como
um todo.
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- Ar condicionado.
Para facilitar o resfriamento de umasala, o condicionador de ar deve sercolocado na parte superior da mesma.Assim, o ar frio lançado, mais denso,desce, enquanto o ar quente na parteinferior, menos denso, sobe (correntede convecção).
- Geladeira.
Para facilitar o resfriamento da geladeira,o congelador deve ser colocado na partesuperior da mesma. Assim, o ar friopróximo ao congelador, mais denso, desce,enquanto o ar quente na parte inferior, menosdenso, sobe (corrente de convecção).
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-Brisas litorâneas:
-De dia, o ar junto à areia se aquece e, por ser menos denso, sobe e é substituído
pelo ar frio que estava sobre a água. Assim, forma-se a brisa que sopra do mar
para a terra, a brisa marítima.
À noite, o ar junto à água, agora mais aquecido, sobe e é substituído pelo ar frio
que estava sobre a areia. Assim, forma-se a brisa que sopra da terra para o mar,
a brisa terrestre.
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Atividade para visto
• Responder os exercícios do livro didático:
• Páginas 63, questões: 05 a 09
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Irradiação térmica:
É a propagação de calor através de ondas eletromagnéticas, principalmente os
raios infravermelhos (chamados de ondas de calor). Ocorre inclusive no vácuo.
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- A estufa de plantas é feita de vidro, que é transparente à energia radiante do
Sol e opaco às ondas de calor emitidas pelos objetos dentro da estufa. Assim, o
interior da estufa se mantém a uma temperatura maior do que o exterior.
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Na atmosfera terrestre também ocorre o efeito estufa. O gás carbônico (CO2) e os
vapores de água presentes no ar funcionam como o vidro: são transparentes à energia
radiante que vem do Sol, mas opacos às ondas de calor emitidas pela Terra. Isso já
provocou um aumento na temperatura média da Terra de 1°C, e previsões para um
aumento de 1,8°C a 4°C para os próximos 50 anos.
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Você sabia?
Nos desertos as temperaturas variam de aproximadamente 50° C durante o dia à cerca de – 50°C durante a noite.
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GARRAFA TÉRMICA:
A garrafa térmica tem por finalidade evitar as propagações de calor. Ela é
constituída por uma ampola de vidro com faces espelhadas (as faces
espelhadas evitam a irradiação). A ampola tem parede dupla de vidro com
vácuo entre elas (o vácuo evita a condução e a convecção). Externamente,
uma camada de plástico protege a ampola.
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Efeitos da Transferência de Energia (Calor)
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O que acontece quando um corpo recebe ou cede calor?
- Variação de temperatura (Calor Sensível)
- Mudança de Estado Físico (Calor Latente)
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Calor Sensível Variação de Temperatura
Todos os objetos, quando recebem a mesma quantidade de energia (calor), sofrem a mesma variação de temperatura?
Se submetidos simultaneamente à mesma chama(fonte de
energia), 1 litro de água ferverá antes de 2 litros de água – ou seja,para a uma mesma quantidade de energia recebida, o recipientecom menor quantidade sofrerá maior variação de temperatura
Essa análise nos leva a uma grandeza denominadaCAPACIDADE TÉRMICA (C)
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Capacidade Térmica
A capacidade térmica de um corpo corresponde à quantidade deenergia transferida, na forma de calor, necessária para provocarvariação de uma unidade de temperatura.
- C é uma característica do corpo, não da substância
- A capacidade térmica pode ser medida em J/ºC ou cal/ºC
A caloria corresponde à quantidade de calor necessária para elevar a
temperatura de 14,5ºC para 15,5ºC de 1 g de água.
1 cal = 4,2 J
Exemplo: C = 200 cal/ºC para provocar uma variação de temperatura de
1ºC é necessário fornecer ou retirar 200 cal de energia.
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Calor Específico (c)
Se os valores das capacidades térmicas de duas quantidades de umasubstância forem divididos por suas respectivas massas, o valorobtido será o mesmoCALOR ESPECÍFICO DA SUBSTÂNCIA
Para a água, por exemplo: c = 1 cal/g.°C calor específico da água.(Significa que é necessário fornecer 1 cal de energia, na forma de calor,para que 1 g de água sofra uma elevação de temperatura de 1 ºC.)
- O calor específico é uma característica de cada substância em umdeterminado estado físico – ou seja, cada substância tem o seu c.
- c = calor específico do material (cal/g.ºC)
- C = capacidade térmica (cal/ºC)
- m = massa (g)
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Substância Calor específico (cal/g.ºC)
Água 1
Álcool 0,60
Mercúrio 0,033
Vidro 0,16
Gelo 0,5
Ferro 0,11
Madeira 0,42
Ouro 0,032
Zinco 0,093
Por que nos termômetros há mercúrio e não água?
Por que água é utilizada na refrigeração de motores de automóveis?
Condutor Baixo calor específicoIsolante Alto calor específico
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Atividade para visto
• Responder os exercícios do livro didático:
• Páginas 62, questões: 23 a 26
• Páginas 65, questões: 27 a 34
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Cálculo da quantidade de energia transferida naforma de calor- Objeto recebe calor temperatura aumenta Q > 0
- Objeto cede calor temperatura diminui Q < 0
Calor(Q) recebido é positivo
Calor cedido(Q) é negativo
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Calor e conservação da energia
Q recebido = - Q cedido
Q recebido + Q cedido = 0
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Exercícios de Fixação
Página 47:
Exercícios: 01 ao 12
Obs: O que não for resolvido em sala, fazer emcasa. Vale visto!!!
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Mudança de Estado Físico - Calor latente
Toda matéria, dependendo da temperatura, pode se apresentar em três estados: sólido, líquido e gasoso.
As possíveis mudanças de estado, quando uma substância recebe ou cede calor, estão esquematizadas na figura
-Vaporização ou ebulição a 100
ºC-Evaporação Lentamente e a
qualquer temperatura-Calefação Instantaneamente
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Quando, à pressão constante, uma substância recebe (absorve)calor sensível, sua temperatura aumenta: se o calor é latente,ocorre mudança de estado, mantendo-se a mesmatemperatura.
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CALOR LATENTE
Calor latente de mudança de estado L é a quantidade de calor,por unidade de massa, que é necessário fornecer ou retirar deum dado corpo, a uma certa pressão, para que ocorra amudança de estado, sem variação de temperatura.
Matematicamente:
L = Q/mDa definição de calor latente resulta sua unidade de medida:
cal/g , J/g, KJ/kg, etc.
A quantidade de calor envolvida na mudança de estado decorre da definição de calor latente.
Q = m.L
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• A quantidade de energia liberada em cada grama de água a 0ºC que se transforma em gelo a 0º C chama-se calor latente de solidificação da água e vale – 80 cal/g
• A quantidade de energia recebida por grama de gelo a 0ºC para se transformar em água a 0ºC chama-se calor latente de fusão da água e vale + 80 cal/g
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• A quantidade de energia necessária para transformar 1 g de água a 100ºC em vapor de água a 100ºC chama-se calor latente de ebulição da água e vale + 540 cal/g.
• Para que ocorra a condensação, cada grama de água deve ceder 540 cal/g de energia.
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Substância P. Fusão(ºC) P. Ebulição(ºC) L f (cal/g) L e (cal/g)
Água 0 100 80 540
Álcool -114 78 25 204
Mercúrio -39 357 2,7 70
Ferro 1535 3000 64 1508
Ouro 1063 2966 15 376
Zinco 419 918 24 475
Por que a roupa no varal seca mais rápido quando há vento?
Por que quando saímos da piscina ou do banho sentimos frio?
Por que quando sopramos o café ele resfria mais rápido?