Aula Termodinamica

Disciplina: Fsica Geral 1

Prof. Heurison S. Silva

Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica



Temperatura Calor

Transmisso de calor

1a Lei da Termodinmica




Temperatura




Temperatura: o grau de agitao

das partculas (tomos, molculas) de

um corpo.

Temperatura




Lei zero da termodinmica

Se dois corpos A e B esto individualmente em equilbrio

trmico com um outro corpo T, ento A e B esto em

equilbrio trmico entre si.

A B

T

197,8

T

197,8

T

197,8

A

A

B

B




Temperatura

3

)16,273(p

pKT Definio de temperatura

Termmetro de gs a volume constante




Temperatura

Escalas termomtricas

Pontos de referncia ou pontos fixos:

Temperatura de fuso do gelo Temperatura de ebulio da gua Temperatura do ponto triplo

373K

K

100C

0C

212F

32F 273K

C F

Ponto fixo 2

Ebulio da gua

Ponto fixo 1

Fuso do gelo

Kelvin

(absoluta) Celsius Fahrenheit




Exemplo 1

Uma escala antiga Z tem valores ZF = -14Z e ZE = 65Z para

o ponto de fuso do gelo e ebulio da gua,

respectivamente. Para uma temperatura T = -98Z, qual o

valor da leitura com um termmetro na escala F e na escala

C?

65Z

-14Z

100C

0C

212F

32F

-98Z C F

Ebulio da gua

Fuso do gelo




Calor




Q > 0 sistema recebe calor

Q < 0 sistema perde calor

Q = 0 no h troca de calor

Calor

Calor: energia trmica em trnsito.

Corpo A Corpo B

Q

TA > TB




1J 0,2389 cal 9,481 x 10-4 Btu

1 Btu 1,055 x 103 J 252,0 cal

1 cal 3,969 x 10-3 Btu 4,186 J

1 Cal 103 cal 4186 J

Unidades de calor

Caloria (cal):

Btu: (British Thermal unit)

Joule (J):

Relao entre as unidades

Calor

quantidade de calor que aumentaria a

temperatura de 1 g de gua de 14,5C para

15,5C.

quantidade de calor que aumentaria a

temperatura de 1 lb de gua de 63F para 64F.

unidade de energia do sistema internacional.




Calor

Capacidade calorfica (C)

Calor especfico (c)

Constante de proporcionalidade entre o calor recebido (ou

perdido) Q e a variao de temperatura que o corpo sofre.

)( if TTCTCQ T

QC

Unidade:

cal/C cal/K J/K

a capacidade calorfica por unidade de massa de um

material.

m

Cc mcC

Unidade:

cal/gC cal/gK J/kgK )( if TTmcTmcQ




Substncia Calor Especfico

(cal/g.K)

Calor especfico

(J/kg.K)

chumbo 0,0305 128

vidro 0,20 840

lcool

etlico 0,58 2.430

gua 1,00 4,190

alumnio 0,215 900

Calor

Alguns valores de calores especficos




Calor

Calor de transformao (L)

a quantidade de calor por unidade de massa que deve ser

transferida a uma amostra para que ela sofra mudana de

fase.

mLQ m

QL

Unidade:

cal/g J/kg

Para a gua: LV = 539 cal/g = 40,7 kJ/mol = 2256 kJ/kg

LF = 79,5 cal/g = 6,01 kJ/mol = 333 kJ/kg




Calor

Estados fsicos da matria e as transformaes de fase




Calor




Qual a quantidade de calor que deve ser absorvida por uma

amostra de gelo de massa 720 g a -10C para ser levada ao

estado lquida a 15C?

Gelo a -10C

gua a 15C Gelo e gua a 0C

Q1 Q3 Q2

Exemplo 2




Transmisso de calor




Transmisso de calor

transmisso de calor em slidos atravs

do choque entre seus tomos ou

molculas

Conduo:




d

TTAk

t

QP

friaquente

cond

Q quantidade de calor transferida durante o tempo t, da face quente para a

face fria

k condutividade trmica do material A rea das faces d espessura da parede

(Taxa de conduo de calor)

Transmisso de calor




Conveco: transmisso de calor em fluidos (lquidos e

gases) atravs do transporte de massa a

diferentes regies.

Transmisso de calor




Transmisso de calor




Radiao: transmisso de calor na ausncia de matria, ou

seja, atravs do vcuo. A transmisso se d

atravs de ondas eletromagnticas.

Transmisso de calor




Transmisso de calor




Jornal Zero Hora - 14/11/1996

Isolante

trmico





Reservatrio trmico

d





Q > 0 sistema recebe calor

Q < 0 sistema perde calor

Q = 0 no h troca de calor

Reservatrio trmico

W > 0 o sistema realiza trabalho

W < 0 a vizinhana realiza trabalho

W = 0 nenhum trabalho realizado

A

Fp

d

dFW

VpdApW

f

i

V

V

dVpW Trabalho termodinmico




d

Processo trmico: levar o sistema (gs) do estado 1 (inicial)

ao estado 2 (final)


H varias maneiras. Consideremos trs:

1) Caminho azul

2) Caminho vermelho

3) Caminho verde





Caminho azul

W = rea sob o grfico

W > 0 (expanso do gs)

p diminuiu, V aumentou





Caminho vermelho


Trajeto 1A (p constante)

V aumentou, T aumentou

Q > 0 (gs recebeu calor

W = 0

Trajeto A2 (V constante)

p diminuiu, T diminuiu

Q < 0 (gs perdeu calor)

Wtotal > 0





Caminho verde

W = 0

Trajeto 1B (V constante)

p diminuiu, T diminuiu

Q < 0 (gs perdeu calor)

Trajeto B2 (p constante)

V aumentou, T aumentou


Q > 0 (gs recebeu calor Wtotal > 0





WQEEE inicialint,finalint,interna

dWdQdE internaou

A energia interna Einterna

tende a crescer se energia

adicionada em forma de

calor Q e tende a diminuir

se a energia for perdida

em forma de trabalho W

realizado pelo sistema.





Casos especiais WQE interna

Processo Restrio Conseqncia

Adiabtico

Q = 0 Eint = - W

Volume

constante W = 0 Eint = Q

Ciclo

fechado Eint = 0 Q = W

Expanso

livre Q = W = 0 Eint = 0




Alguns pensadores da

Termodinmica

Kelvin, Sir William Thomson (1824-1907)

Definiu a escala absoluta de temperatura.

Ander Celsius apresenta a

escala de temperatura com 0

representando o ponto de

fuso da gua e o 100

representando seu ponto de

ebulio.

Nicolas Lonard Sadi Carnot (1776-1832)

Enunciou a 2a Lei da Termodinmica

Definiu o princpio das mquinas trmicas




Obrigado pela ateno!

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