Apresentação do PowerPoint€¦ · No regime permanente, o fluxo térmico (∅) é dado por: ∅= k.A.∆T L ∅= fluxo térmico [J/s] k= coeficiente de condutibilidade térmica

FÍSICA

Professor: Alexandre Vicentini

Universidade Estadual do Centro-Oeste (Unicentro)

Curso Pré-Vestibular

16o Dia

(29/07/2019)

Universidade Estadual do Centro-Oeste (Unicentro)

Curso Pré-Vestibular

Termologia

Hidrostática

Termologia é a parte da Física responsável por estudar o calor e seus

efeitos sobre a matéria.

Figura 1

Temperatura

Medição de Temperatura

A Temperatura é a grandeza que caracteriza o estado térmico de um

sistema.

A temperatura está relacionada com o estado de movimento ou de

agitação das partículas de um corpo e pode ser feita por um processo

indireto, usando-se um segundo corpo

Figura 2Figura 2

Medição de Temperatura

A substância que se usa, em um termômetro, para medir a temperatura

é chamada de substância termométrica.

A grandeza (comprimento, volume, etc.) que varia com a temperatura

recebe o nome de grandeza termométrica.

Escalas Termométricas


Escala termométrica é um conjunto de valores numéricos em que cada

valor está associado a uma determinada temperatura.

São adotados usualmente como pontos fixos os estados térmicos

correspondentes ao gelo fundente (ponto do gelo) e à água em

ebulição (ponto do vapor).

As principais escalas termométricas utilizadas são:

Escala Celsius

Escala Fahrenheit

Escala Kelvin


Tc5=

TF − 32

9

Tk = Tc + 273

TF − 32

9=Tk − 273

5

Figura 3

Variação de Temperatura

∆C5=∆F9

∆C = ∆kFigura 4

∆F9=∆k5

O Zero Absoluto

A mais baixa temperatura possível que qualquer substância pode

alcançar – a temperatura na qual as moléculas da substância tem sua

energia cinética mínima.

Figura 5

O calor e sua propagação

O calor e sua propagação

A energia transferida de um corpo

para outro por causa de uma

diferença de temperatura entre elas

é chamada de Calor.

Calor é energia em trânsito. Uma vez

transferida, a energia deixa de ser

calor.

O calor flui naturalmente da região

de maior temperatura para a de

menor temperatura até que se

estabeleça o equilíbrio térmico.

Figura 6Joule = J ou caloria = cal 1 cal = 4,2 J

Processos de propagação do calor

Existem três processos de propagação do calor:

Condução

Convecção

Radiação

Condução

A energia térmica passa de partícula para partícula de um meio

A condução não ocorre no vácuo, pois ela precisa de um meio

material (com matéria) para se propagar.

Os metais possuem elétrons livres para transportar energia e por essa

razão, eles são excelentes condutores de calor e de eletricidade.

Figura 7

Lei de Fourier

No regime permanente, o fluxo térmico (∅) é dado por:

∅ =k . A . ∆T

L

∅ = fluxo térmico [J/s]

k = coeficiente de condutibilidade térmica [W.m‒1/K]

A = área [m2]

∆T = diferença de temperaturas [K] ou [oC]

∆t = intervalo de tempo [s]

Q = quantidade de calor [J]

∅ =Q

∆t

Figura 8

Convecção

Na convecção há transferência de calor devido ao próprio

movimento do fluido (gases, vapores e líquidos).

Figura 9

Radiação

Processo de propagação da energia através de ondas

eletromagnéticas.

A radiação infravermelha é frequentemente chamada de radiação

térmica.

Figura 10

Figura 11

Calorimetria

Calorimetria

A calorimetria estuda as trocas de calor entre os corpos, as mudanças

de estado térmico e o equilíbrio térmico.

Capacidade Térmica e Calor Especifico

A capacidade térmica (C) de um corpo indica a quantidade de calor

que ele precisa receber ou ceder para que sua temperatura varie uma

unidade.

Porém, o calor específico não depende da massa do corpo, pois é uma

característica da substância e não do corpo.

C =Q

∆T

c =C

m

C = capacidade térmica [J/K] ou [cal/oC]

Q = quantidade de calor [J]

∆T = variação de temperatura [K] ou [oC]

c = calor específico [J/kgK] ou [cal/goC]

m= massa [kg]

C = m . c

Q = m . c . ∆T

cágua = 1,0 cal/g °C

Calor sensível

O calor sensível é o calor que, recebido ou cedido por um corpo,

provoca nele uma variação de temperatura.

Q = m . c . ∆Tequação fundamental da

calorimetria

Q > 0 (𝑟𝑒𝑐𝑒𝑏𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟)Q < 0 (𝑐𝑒𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟)

Figura 12

Equivalente em água

O equivalente em água de um corpo é a massa E de água que possui

capacidade térmica igual à do corpo considerado, podendo substituí-lo

no equacionamento das quantidades de calor trocadas.

E =mcorpo . ccorpo

cágua

E = equivalente em água [Kg] ou [g]

Calorímetro

Recipiente que permite obter, de forma direta ou indireta, o valor das

quantidades de calor trocadas entre os corpos.

Figura 13

Mudanças de estado Físico

Mudanças de estado Físico

Figura 20

Curva de Aquecimento

Figura 19

Calor Latente

A energia térmica responsável pelas mudanças de estado denomina-se

calor latente.

Q = m . L

Q = quantidade de calor [J] ou [cal]

L = calor latente [cal/g]

m= massa [kg] ou [g]

Ponto Crítico

A situação-limite entre vapor e gás.

Possui um valor de temperatura (temperatura crítica) e pressão (pressão

crítica).

Acima da temperatura crítica a substância é denominada gás, não

podendo ser liquefeita por simples compressão isotérmica.

Ponto triplo

O ponto triplo de uma substância é caracterizado por um valor de

pressão e outro de temperatura sob os quais essa substância pode

coexistir em equilíbrio nos estados físicos sólido, líquido e gasoso (vapor)

simultaneamente.

Figura 15

Figura 16

Tipos de Vaporização

A sobrefusão ou super-resfriamento consiste em resfriar um líquido abaixo

do seu ponto de fusão sem que ele passe para o estado sólido.

Ex.: Cerveja que ao ser tirada do congelador ainda líquida, se congela ao

contato com a mão.

A superebulição ocorre quando a temperatura de um determinado

líquido supera o ponto de ebulição sem modificar o seu estado físico.

Ex.: Aquecimento de líquidos por micro-ondas.

Pressão Máxima de Vapor

É a pressão exercida por seus vapores quando estes estão em equilíbrio

dinâmico com o líquido

Figura 14

Dilatação térmica dos sólidos

e dos líquidos

Dilatação Linear

Figura 21

∆L = L0 . α . ∆T

tg ∅ =∆L

∆T

∆L = L − L0

Figura 22

∆L = dilatação linear [m] ou [cm]

L = comprimento final [m] ou [cm]

L0= comprimento inicial [m] ou [cm]

Α = coeficiente de dilatação linear [oC‒1] ou [K‒1]

∆T= variação de temperatura [oC] ou [K]

Lamina Bimetálica

Figura 23

como as chapas estão “coladas”, a dilatação provoca o

encurvamento da lâmina, ficando o metal que dilata mais na

face externa (face convexa).

Figura 24

Dilatação Superficial

Figura 25

β = 2α

Dilatação Superficial ∆A = A0. β . ∆T ∆A = A − A0

∆A = dilatação superficial [m2] ou [cm2]

A = área final [m2] ou [cm2]

A0= área inicial [m2] ou [cm2]

β = coeficiente de dilatação superficial [oC‒1] ou [K‒1]

∆T= variação de temperatura [oC] ou [K]

Dilatação de Cavidades

Figura 26

A cavidade em um sólido se dilata como se fosse preenchida por um

material idêntico ao do corpo que a contém.

Dilatação Superficial

Figura 27

𝛾 = 3α

Dilatação Superficial ∆V = V0. γ . ∆T ∆V = V − 𝑉0

∆V = dilatação volumétrica [m3] ou [cm3]

V = volume final [m3] ou [cm3]

V0= volume inicial [m3] ou [cm3]

γ = coeficiente de dilatação volumétrica [oC‒1] ou [K‒1]

∆T = variação de temperatura [oC] ou [K]

Dilatação Térmica dos Líquidos

Figura 28

Dilatação Volumétrica

𝛾𝑟 = 𝛾𝑓 + 𝛾𝑎 μ =μ0

(1 + γ∆T)

μ = massa especifica final [kg/m3]

μ0= massa especifica inicial [kg/m3]

γ = coeficiente de dilatação volumétrica [oC‒1] ou [K‒1]

∆T = variação de temperatura [oC] ou [K]

𝛾𝑟= coeficiente de dilatação volumétrica real [oC‒1] ou [K‒1]

𝛾𝑓 = coeficiente do frasco [oC‒1] ou [K‒1]

𝛾𝑎 = coeficiente de dilatação volumétrica aparente [oC‒1] ou [K‒1]

Comportamento Anômalo da água

De 0 ºC a 4 ºC, a água se contrai ao ser aquecida, ao invés de se dilatar.

Entre 0ºC e 4ºC a densidade da água aumenta, pois seu volume diminui

(a densidade máxima ocorre em 4ºC, onde o seu volume é o menor

possível);

Figura 17

Figura 18

Observação

Em geral gases se dilatam mais que os líquidos e estes mais que os

sólidos.

𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 > 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜𝑠 > 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠

Obrigado

Referências

Figura 1: https://aminoapps.com/c/caf/page/blog/sobre-a-

termologia/kez8_eVSGupKDRKxeobdwK8bKNWnGZvYj4

Figura 2: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.

Figura 3: https://www.estudopratico.com.br/temperatura-escalas-termometricas/

Figura 4: https://slideplayer.com.br/slide/2896940/

Figura 5: https://www.youtube.com/watch?v=_LH67z8xbCE

Figura 6: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/conducao-termica-1.htm

Figura 7: http://bombeiroswaldo.blogspot.com/2012/09/transferencia-de-calor-e-

termodinamica.html

Figura 8: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-fourier.htm

Referências

Figura 9: HEWITT, P. G. Física conceitual. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.





Figura 14: https://alunosonline.uol.com.br/quimica/pressao-maxima-vapor.html

Figura 15: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São

Paulo: Saraiva, 2012.


Figura 17: http://propg.ufabc.edu.br/mnpef-sites/leis-de-conservacao/a-agua-e-seu-

comportamento-anomalo/

Referências

Figura 18: http://propg.ufabc.edu.br/mnpef-sites/leis-de-conservacao/a-agua-e-seu-

comportamento-anomalo/


Figura 20: https://www.soq.com.br/conteudos/em/introducao/p3.php

Figura 21: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear.htm


Figura 23: https://docente.ifrn.edu.br/edsonjose/disciplinas/termologia-aplicada-a-

tecnologia-de-alimentos/lista-de-exercicios-3

Figura 24: http://www.if.ufrgs.br/cref/leila/temp1.htm

Figura 25: https://www.estudopratico.com.br/dilatacao-dos-solidos-linear-superficial-e-volumetrica/

Referências

/

Figura 27: https://descomplica.com.br/blog/fisica/resumo-dilatacao/

Figura 28: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São

Paulo: Saraiva, 2012.

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Apresentação do PowerPoint€¦ · No regime permanente, o fluxo térmico (∅) é dado por: ∅= k.A.∆T L ∅= fluxo térmico [J/s] k= coeficiente de condutibilidade térmica