marília peres 2012 1.ª lei da termodinâmica física – 10º ano
TRANSCRIPT
Marília Peres
2012
1.ª Lei da TermodinâmicaFísica – 10º Ano
A ORIGEM DO TERMO CALOR
Marília Peres2
Na Antiguidade os Gregos consideravam o fogo como um dos 4 elementos principais e reconheciam a luz e o calor por ele emitidos como sendo propriedades distintas.
O primeiro químico a estudar o calor foi Joseph Black. Nessa altura o calor foi descrito como um fluido que enchia todos os corpos e cujas partículas se repeliam umas às outras. Já então se considerava que a energia perdida, como calor, por um corpo quente era igual à energia ganha por um corpo frio. Nascia, assim, a Teoria do Calórico.
Em 1787, o calórico foi considerado um elemento químico, por Lavoisier, e foi incluído na Tabela Periódica.
Joseph Black (1728 — 1799)Fonte: Wikimedia Commons
A ORIGEM DO TERMO CALOR
Marília Peres3
No século XVIII, Benjamin Thompson, pôs em causa a Teoria do Calórico, defendendo que o calor não era uma substância mas sim uma forma de movimento.
Thompson verificou que o calor gerado na perfuração ou fricção de uma broca em peças de bronze usadas para fazer canhões fazia a água entrar em ebulição.
Thompson inferiu que o calor seria uma consequência do movimento das partículas dos corpos e que era transferido da broca para a água, numa quantidade igual ao trabalho realizado pela broca.
Benjamin Thompson, conde de Rumford (1753-1814)
fonte: Wikimedia Commons
A ORIGEM DO TERMO CALOR
Marília Peres4
Em 1837, James Prescott Joule, usando um calorímetro, mostrou que o trabalho pode ser convertido em calor.
O calorímetro usado era um dispositivo no interior do qual existem pás presas a um eixo central vertical. Com este instrumento Joule realizou experiências em que verificou que a agitação das pás do calorímetro resultava no aquecimento da água no seu interior.
Para uma dada massa de água, a mesma quantidade de trabalho provocava o mesmo aquecimento, concluindo que calor e trabalho eram, então, duas manifestações diferentes da energia.
Estavam, assim, dados os primeiros passos que iriam levar à formulação da 1.ª Lei da Termodinâmica.
James Joule (1818 - 1889)Fonte: Wikimedia Commons
A ORIGEM DO TERMO CALOR
Marília Peres5
Fonte: Casa das Ciências Autoria de Dr. Michael R. Gallis http://www.casadasciencias.org/index.php?option=com_docman&task=doc_details&gid=15659126&Itemid=23
Experiência de Joule
A ORIGEM DO TERMO CALOR
Marília Peres6
Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=mRu4Wdi5lP8
Experiência de Joule: calor e temperatura
APLICAÇÕES DA 1.ª LEI DA TERMODINÂMICA
De um modo geral podemos considerar que a variação da energia interna de um sistema se deve a trocas de radiação ou de trabalho e calor.
Marília Peres 7
RWQEi
TRANSFORMAÇÕES ADIABÁTICAS
Nas transformações adiabáticas não há transferência de energia sob a forma de calor, ou seja, o calor do sistema mantém-se constante.
A variação da energia interna do sistema deve-se somente à realização de trabalho.
Este pode ser devido:
- à compressão rápida de um gás
- ou expansão rápida de um gás
Marília Peres 8
00 iEW
00 iEW
Fonte: Porto Editora
TRANSFORMAÇÕES ISOTÉRMICAS
As transformações isotérmicas ocorrem a temperatura constante.
Quando não há variação de temperatura dum sistema numa transformação, também não há variação da sua energia interna. Assim:
Portanto, para perder ou ganhar energia sob a forma de calor o sistema tem de o compensar com a realização de trabalho.
Onde: W >0 => Q<0 ou W<0 => Q>0
Marília Peres 9
Este tipo de transformação verifica-se sempre em situações de compressão e de expansão lenta de um gás, agitação mecânica, etc.
00 QWEi
Fonte: http://phet.colorado.edu/en/simulation/states-of-matter
TRANSFORMAÇÕES ISOBÁRICAS
As transformações isobáricas ocorrem a pressão constante.
A variação da energia interna nestas transformações é igual ao trabalho realizado sobre o sistema quando este sofre uma variação de volume, a pressão constante
(DEi = W), tal que:
W = p.DV
Este tipo de transformação ocorre no aquecimento ou arrefecimento de um líquido em sistema aberto, onde a pressão é constante e igual à atmosférica
Marília Peres 10
Fonte: Porto Editora
TRANSFORMAÇÕES ISOCÓRICAS
As transformações isocóricas ocorrem a volume constante. Quando o volume de um sistema é constante o trabalho é nulo (W = 0), logo, a variação da energia interna do sistema depende do calor que o sistema recebe ou cede.Assim: DEi = Q
Esta transformação é típica de situações em que se verifique o aquecimento ou arrefecimento de um líquido num sistema fechado com fronteira rígida.
Marília Peres 11
Fonte: Porto Editora