Física - II - Apostila I - Termometria

8/14/2019 Fsica - II - Apostila I - Termometria

1/7

9

32

5

=

FC

5

273

9

32

5

K =

=

FC

273= KC

Termometria

Temperatura: Nvel de energia de um corpo em relao a um outro corpo tomadocomo referncia, ou seja, mede o estado de agitao das partculas.Calor: Energia trocada entre dois corpos devido diferena de temperatura, ouseja, energia trmica em trnsito.Agitao Trmica: a energia cintica, (movimento), de um corpo.Termmetro: Instrumento utilizado para medir temperatura. Coloca-se otermmetro em contato com o corpo at que os dois atinjam o equilbrio trmico.Existem 3 escalas principais de temperatura:Celsius (C), Fahrenheit (F),Kelvin (K).

1) Converter as temperaturas nas escalas indicadasa-) -48C para F b-) 20C para F c-) 104F para C d-)-130F para C e-)100C para K

2-) Calcule a temperatura em que as escalas Celsius e fahrenheit indicaro omesmo valor.

3-) Um aluno construiu uma escala X atribuindo os valores: -20X e 30X,respectivamente aos pontos de fuso do gelo, (1 ponto fixo) e ebulio dagua (2 ponto fixo). Calcular:a-) Quantos X correspondem a 50C?b-) Quantos C correspondem a 20X

4-) A que temperatura fahrenheit corresponde o Zero Absoluto,(0 Kelvin)?

5-) 78 K, calcule essa temperatura em: C e F.

gab:1-) a:-54,4F, b: 68F, c: 40C, d :-90C, e: 373K. 2-) - 40. 3-) a: 50X, b: 80C. 4-) - 460F. 5-) a: -195C, b: - 319F.

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Calorimetria

Dois corpos em diferentes temperaturas quando colocados em contato,entram em equilbrio trmico, (h transferncia de energia). DenominamosCALOR a energia trmica em trnsito de um corpo para o outro.

Uma quantidade de calor trocada por um corpo pode gerar:Variao de Temperatura: Calor sensvel

Mudana de estado: Calor Latente

Calor SensvelUm corpo de massa m inicialmente a uma temperatura i, recebe uma

quantidade de calor Q, elevando-se a uma temperatura f, ento temos a equao:ou

Q= Quantidade de calor, calorias (cal);m= massa do corpo, gramas (g);c= calor especfico, caloria por grama grau Celsius (cal/gC);= variao da temperatura: (f- i), C;Q pode ser:Q>0 o corpo recebe calorQ0 o corpo recebe calorQif nmero de eltrons Corpo eletrizado POSITIVAMENTENmero de prtons < nmero de eltrons Corpo eletrizado NEGATIVAMENTEA quantidade de carga de um corpo depende basicamente do numero de

prtons ou eltrons em excesso. Assim, a quantidade de carga Q de um corpo dada por: Onde n o nmero de prtons ou eltrons em excesso.

Em um sistema isolado, a quantidade de cargas eltricas se conserva, ouseja, a soma das cargas do sistema permanece constante. Tambm: Cargas demesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrrios se atraem.

Processos de eletrizao so mtodos utilizados para troca de cargaeltrica entre corpos, adicionando-se ou retirando-se eltrons. Estudaremos os 3principais: atrito, contato e induo. Lembrando que o sentido das cargaseltricas SEMPRE do negativo para o positivo.Por Atrito: Quando corpos de determinados materiais so atritados, um cede

eltrons, ficando positivo, e o outro recebe esses eltrons, ficando negativo.Por Contato: Ao colocarmos em contato dois corpos condutores com cargaseltricas diferentes, eles trocaro eltrons at que seja atingido o equilbrio.Por Induo: Na figura abaixo, as esferas condutoras inicialmente so postas em

contato. Ao aproximarmos o basto eletrizado positivamente, os eltrons soatrados pelo basto. Em seguida, separamos os corpos e s ento, afastamos obasto. Os corpos estaro eletrizados com cargas de sinais opostos.

Ce 1910.6,1 =

enQ .=

++++++++++

---- +++

+- ---

++

++N E U T R A S


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A Terra considerada um grande reservatrio de cargas, com nmero igual deprtons e eltrons, podendo ceder ou receber eltrons SEM sofrer alterao emsua quantidade de carga.

1-)(FUVEST) Trs esferas metlicas idnticas A, B e C, possuem cargas Qa=16C, Qb=-16C, Qc=0C. As esferas so colocadas em contato na seguinte seqncia: A com C,B com C, A com C, B com C. Calcule a quantidade de carga das esferas no final doprocesso.

2-) Um corpo possui 5.1016 eltrons em excesso. Calcule a quantidade de cargaeltrica desse corpo.

3-) Um corpo possui quantidade de carga igual a 16.10-3C. Calcule a quantidadede eltrons desse corpo.

Eletrodinmica I e II

A Eletrodinmica estuda as cargas eltricas em movimento. Quando esse movimento realizado de maneira organizada temos corrente eltrica, (I). importante lembrar que, quando a conveno de carga negativa e positiva foi feita, hpraticamente dois sculos, acreditava-se que a corrente eltrica era um fluxo de cargas positivas,semelhante ao fluxo de gua num cano. Devido a razes histricas, adotado o sentido dacorrente sempre contrrio ao do movimento dos eltrons.Sendo Q a quantidade de carga que atravessa a seo transversal de um condutor em umintervalo de tempo t, a intensidade mdia de corrente eltrica, im, definida pela seguinteexpresso: usamos bastante comumente os prefixos mili (10-3),e micro(10-6).

Em um grfico de corrente eltrica versus tempo, a rea sob o grfico numericamenteigual quantidade de carga, (Q).Em circuitos eltricos, comum nos referirmos ao potencial eltrico, (V), de um ponto. Assim setivermos dois pontos, A e B, de potenciais eltricos Va e Vb, respectivamente a ddp, (diferena depotencial), (Uab), entre A e B, ser dada por Uab=Va-Vb.

*Quando trabalharmos com o valor absolutoda ddp, este chamado TENSO, e nunca VOLTAGEM!!! Sua unidade no SI o Volt,(V).

Imagine uma lmpada sendo alimentada por uma bateria. A lmpada basicamenteconstituda de um filamento de tungstnio. A bateria tem a funo de manter uma tenso (U) entreos terminais da lmpada. Desse modo, uma corrente eltrica (i) ir atravessar a lmpada, cujaresistncia eltrica definida por:Podemos interpretar a resistncia eltrica como a dificuldade que um de-

terminado material oferece passagem de corrente eltrica.A resistncia de um elemento indesejada em muitas situaes, no entanto em muitos casos aresistncia bastante til, como em uma lmpada ou em um chuveiro eltrico. A esses elementospresentes em um circuito eltrico, devido a sua resistncia, damos o nome de resistores. Cujo

smbolo Grandeza Nome Smbolo

ddp Volt VCorrente eltrica Ampre A

Resistncia eltrica ohm

t

en

t

Qim

=

=

.iou m

i

U

R=


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Lei de Ohm - Materiais hmicosA lei de Ohm afirma que a razo entre a tenso (U) e a corrente (i), NO se altera.

Os materiais que seguem essa lei so chamados de hmicos e s o fazem dentro de

certas condies especiais, em geral, quando a temperatura mantida constante. Umcondutor segue a lei e Ohm se seu grfico de tenso por corrente for linear. O valor dacorrente dado pela inclinao da reta.ResistividadeA resistncia de um elemento homogneo de seo transversal constante diretamenteproporcional ao seu comprimento (l) e inversamente proporcional rea de sua seo (A),onde a constante de proporcionalidade chamada resistividade (), como mostrado aolado:A resistividade depende do material queconstitui o elemento e da temperatura naqual ele se encontra. A unidade no SI o(.m), e seu valor sempre dado nos

exerccios. Por exemplo: Oferro 1.10-7

.m.Quando entre dois pontos de um circuito so colocados dois ou mais resistores, temosuma associao de resistores. Estudaremos os dois tipos bsicos de associao deresistores:srie e paralelo.Ao lado temos um exemplode dois circuitos, amboscom 3 lmpadas,(representando osresistores). Podemos notarque no exemplo mais aesquerda a ligao das

lmpadas em srie, ouseja, a corrente queatravessa as lmpadas a mesma, j no outro caso, perceba que a corrente divide-seentre todas as lmpadas. Abaixo temos o caso de 3 resistores em SRIE, observe que a

corrente que passa pelo R1 amesma que passa por R2 e R3,portanto podemos simplificar ocircuito, simplesmente somando os3 resistores e obter assim ochamado resistor equivalente:Ou seja, escrevemos dessa maneira:Req = R1 + R2 + R3

J no caso abaixo, temos umcircuito em paralelo:

Observamos na figura ao lado que osresistores NO recebem a mesma corrente, ela dividida, NO NECESSARIAMENTE EMPARTES IGUAIS entre os ramos.H uma regra prtica para o clculo daresistncia equivalente em circuitos emparalelo. SEMPRE inicie o clculo da DIREITAPARA A ESQUERDA, ento

A

lR .=

A

L


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faremos a seguinte conta, que ir envolver apenas 2

resistores por etapa:Na primeira etapa teremos: R1 e R2, faremos:

E obteremos:Agora repetimos o processo com o equivalente deR1 e R2, (Req1-2)e R3, e finalmente:

Ou seja,generalizando:

Em casos de resistores iguais podemos aindautilizar uma regra mais simples:

Onde n o numero de resistores.

Exerccios

1-) No circuito ao lado temos 2 resistores

associados em paralelo. Sendo i1=4,0A calcule:a-) a tenso na associaob-) A resistncia equivalentec-)a corrente totald-) a corrente i2

2-) Encontre a resistncia equivalente:

3-) A resistncia eltrica de um fio condutorhomogneo e de seo transversal constante

60. Cortando-se 3,0m do fio, verifica-se que sua resistncia passa a ser de 15 .Calcule o comprimento inicial do fio.

4-) Calcule a resistncia eltrica de um arame de prata de 150m de comprimento e reade seo transversal de 3,00.10-3cm2. A resistividade desse metal vale 3,30.10-5.cm

5-) Pelo filamento de uma lmpada estabelece-se uma corrente continua de intensidadede 20mA. No intervalo de 1 hora, qual o nmero de eltrons que atravessa o filamento?

Gab: 1-)a-8V, b-1,6 Ohms, c-5A, d-1A, 2-)0,75 Ohms, 3-)4m, 4-) 165Ohms, 5-) 4,5.10-20 eletrons

21

2.1

21 RR

RRReq

+

=

3

3.Re

21

21

RR

RRq

eq

eq

+=

soma

produtoq =Re

n

Rq =Re

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