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TERMOLOGIATERMOLOGIA
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O que é temperatura?O que é temperatura?• Temperatura é uma grandeza física que mede o grau de agitação de
moléculas ou partículas.• Quanto maior a temperatura, maior é a agitação dessas partículas e
quanto menor a temperatura, menor é o grau de agitação.
‘
Maior temperatura:
Baixo grau de agitação
Menor temperatura:
Alto grau de agitação
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O que é calor?O que é calor?
• Calor é uma forma de energia, térmica, em trânsito devido a uma diferença de temperatura entre dois corpos ou sistemas.
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Equilíbrio Térmico:Equilíbrio Térmico:
Ocorre quando a temperatura dos Ocorre quando a temperatura dos corpos se igualam, ou seja, possuem corpos se igualam, ou seja, possuem
o mesmo valor.o mesmo valor.
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Equilíbrio térmicoEquilíbrio térmico
• Ocorre quando dois corpos, em temperaturas diferentes, atingem a mesma temperatura por meio de um processo de trocas de calor (condução, convecção e/ou irradiação).
• Exemplo: A mistura de água quente com água fria, ocasiona em uma mistura comumente chamada de “água morna”. Mas na verdade, a “água morna” é o equilíbrio térmico entre a água quente e fria.
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• Para a medida de temperatura, usam-se termômetros;
• Usa-se uma substância termométrica, como o mercúrio e uma escala para registro do valor da temperatura.
Medida de temperaturaMedida de temperatura
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Escalas termométricasEscalas termométricas
Atualmente temos três escalas importantes em uso:
Celsius, Fahrenheit e Kelvin
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Escala Celsius:
(Anders Celsius, 1701- 1744 )
Foi uma escala construída, tomando-se como referência a temperatura do gelo fundente como primeiro ponto fixo e a temperatura do vapor d´água em ebulição como segundo ponto fixo, atribuindo para estes dois pontos os valores 00C e 1000C respectivamente.
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Escala Fahrenheit:Escala Fahrenheit:
Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736)
Existem várias versões para a construção da escala Fahrenheit, mas nenhuma delas confirmada. Porém sabemos que nesta escala o ponto de gelo fundente e o vapor d´água em ebulição são registradas com os valores 320F e 2120F.
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Escala KelvinEscala KelvinÉ a escala oficial do Sistema Internacional admitida para a temperatura termodinâmica, onde o valor correspondente ao gelo fundente é 273,15K e para o vapor d´água em ebulição é 373,15K. É também chamada de escala absoluta ou científica pois define como 0K (zero absoluto) a temperatura teórica em que as partículas que compõem um corpo estariam paralisadas.
William Thomson (Lorde Kelvin)
(1824 – 1907)
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Conversão entre as escalas:Conversão entre as escalas:
C F T
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A equação de conversão de escalas é:
A equação de conversão de escalas é:
5
273
9
32
5
KFC TTT
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ZERO ABSOLUTO:ESCALA KELVIN
ZERO ABSOLUTO:ESCALA KELVIN
• É a menor temperatura admissível. É o estágio que, se fosse alcançado, não haveria agitação alguma das partículas e/ou moléculas.
• Não é possível alcançar o “zero absoluto”.
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Construção de uma escala qualquer
X Y
X1
X2
X
Y1
Y
Y2
12
1
12
1
YY
YY
XX
XX
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Dilatação TérmicaDilatação Térmica
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Dilatação Térmica em SólidosDilatação Térmica em Sólidos
• Quando varia-se a temperatura de um material sólido, suas dimensões variam.
• Geralmente, quando aumenta-se a temperatura, as dimensões do material aumentam.
• Assim como, se diminuída a temperatura, as dimensões diminuem (contração térmica).
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• Existem três tipos de dilatações em sólidos: Dilatação térmica linear (uma dimensão:
comprimento);Dilatação térmica superficial (duas
dimensões: comprimento e largura);Dilatação térmica volumétrica (três
dimensões: comprimento, largura e altura).
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Dilatação térmica linearDilatação térmica linear
Estuda a dilatação em apenas uma dimensão (comprimento).
TLL 0
onde α (alfa) é o coeficiente de dilatação linear e sua unidade no SI é K-1. Outra unidade empregada é o °C-1.
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Dilatação Térmica SuperficialDilatação Térmica Superficial
Estuda a dilatação em duas dimensões (comprimento e largura).
2
)1(0
0
0
TAA
AAA
TAA
onde β é o coeficiente de dilatação superficial e sua unidade no SI é K-
1.
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Dilatação Térmica VolumétricaDilatação Térmica VolumétricaEstuda a dilatação em três dimensões (comprimento, largura e espessura).
3
)1(0
0
0
TVV
VVV
TVV
onde γ é o coeficiente de dilatação volumétrica e sua unidade no SI é K-1.
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Quantidade de calor de um corpo (Q)Quantidade de calor de um corpo (Q)
• Variáveis que influenciam na quantidade de calor absorvida ou cedida por um corpo:
- Massa m (quanto maior a massa, maior é a quantidade calor absorvida ou cedida pelo corpo);
- Variação de temperatura ∆T (quanto maior for a variação de temperatura, maior também é a quantidade de calor absorvida ou cedida pelo corpo);
- A característica físico-química do material interferem na quantidade de calor que o corpo absorve ou cede.
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Quantidade de calor de um corpo
Quantidade de calor de um corpo
• Reunindo essas observações temos que:
onde c é o calor específico do material. Como calor é um tipo de energia, sua unidade no SI é:
J (joule)
TmcQ
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Unidades de calor específicoUnidades de calor específico
• Observando a expressão:
Reescrevendo-a:
Unidade no SI de calor específico: J/kg.K
Outra unidade utilizada, porém não pertence ao SI: J/kg.°C
TmcQ
Tm
Qc
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Caloria e calor específico da água
Caloria e calor específico da água
• Uma caloria (1 cal) é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1g de água em 1°C no intervalo de 14,5°C a 15,5°C.
CgcalcCg
calc
Tm
Qc águaágua
/1
11
1
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Relação entre caloria e jouleRelação entre caloria e joule
• É conhecido também como equivalente mecânico do calor. Sua relação é:
A relação para os valores de calor específico:
Jcal 186,41
CkgJCgcal
Ckg
J
Cg
cal
/4200/1
1100,1
2,4
11
13
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ExemplosExemplos
1) Um bloco de massa 200g e de determinado metal sofre um acréscimo de temperatura de 45°C quando absorve 8400J de calor. Qual é o calor específico desse material em cal/g°C? (Considere 1cal=4,2J)
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Capacidade térmicaCapacidade térmica
• Trata-se da situação em que dois ou mais corpos absorvem a uma quantidade de calor e a variação de temperatura que cada um sofre é diferente.
• Sua unidade no SI é o J/K. Outras unidades (mas não no SI) J/°C, cal/°C.
T
QC
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Trocas de calorTrocas de calor- Baseia-se no Princípio da Conservação de Energia;
- Assim na troca de calor de corpos:
1) O corpo que cede energia (calor) sofre um resfriamento (a temperatura final é menor que a inicial) e decorre que essa quantidade de calor é negativa;
2) O corpo que recebe essa energia (calor) sofre um aquecimento (a temperatura final é maior que a inicial) e decorre que essa quantidade de calor é positiva;
3) Por fim para dois corpos:
Qrecebido = - Qcedido
Qrecebido + Qcedido = 0
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Para casos mais gerais:Para casos mais gerais:• Para um sistema isolado:
∑Qrecebido + ∑ Qcedido = 0
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Sites consultados, imagens, vídeos, etc.
Sites consultados, imagens, vídeos, etc.
• joomla.peopleweb.com.br/joomla/images/arquivos/aula1.ppt