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PROF. REGINALDO MILANI AGOSTO/2013 FISICA II (TEORIA)

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1 PROF. REGINALDO MILANI AGOSTO/2013 FISICA II (TEORIA)

2 INTRODUÇÃO A troca e a transformação de energia são fenômenos que ocorrem constantemente na natureza. Basta esfregarmos as mãos para percebermos o aumento da temperatura delas. Nesse caso, presenciamos uma transformação de uma energia mecânica em calor.

3 TERMODINÂMICA A ciência da TERMODINÂMICA lida com as relações entre calor e trabalho. Baseia-se sobre duas leis gerais da natureza, que são o Primeiro e o Segundo Principio da Termodinâmica. A partir dessas leis, é possível correlacionar muitas das propriedades observáveis da matéria, tais como: coeficientes da expansão, as compressibilidades, os calores específicos, tensão de vapor e calor de transformação.

4 DEFINIÇÕES Temperatura é a grandeza que caracteriza o estado térmico de um corpo ou sistema. Fisicamente o conceito dado a quente e frio é um pouco diferente do que costumamos usar no nosso cotidiano. Podemos definir como quente um corpo que tem suas moléculas agitando-se muito, ou seja, com alta energia cinética. Analogamente, um corpo frio, é aquele que tem baixa agitação das suas moléculas. Ao aumentar a temperatura de um corpo ou sistema pode-se dizer que está se aumentando o estado de agitação de suas moléculas.

5 DEFINIÇÕES Temperatura é uma grandeza física que mensura a energia cinética média de cada grau de liberdade de cada uma das partículas de um sistema em equilíbrio térmico.

6 DEFINIÇÕES Ao tirarmos uma garrafa de água mineral da geladeira ou ao retirar um bolo de um forno, percebemos que após algum tempo, ambas tendem a chegar à temperatura do ambiente. Ou seja, a água "esquenta" e o bolo "esfria". Quando dois corpos ou sistemas atingem o mesma temperatura, dizemos que estes corpos ou sistemas estão em equilíbrio térmico.

7 DEFINIÇÕES Escalas Termométricas: Para que seja possível medir a temperatura de um corpo, foi desenvolvido um aparelho chamado termômetro. O termômetro mais comum é o de mercúrio, que consiste em um vidro graduado com um bulbo de paredes finas que é ligado a um tubo muito fino, chamado tubo capilar. Quando a temperatura do termômetro aumenta, as moléculas de mercúrio aumentam sua agitação fazendo com que este se dilate, preenchendo o tubo capilar.

8 DEFINIÇÕES Para cada altura atingida pelo mercúrio está associada uma temperatura. A escala de cada termômetro corresponde a este valor de altura atingida. Escala Celsius É a escala usada no Brasil e na maior parte dos países, oficializada em 1742 pelo astrônomo e físico sueco Anders Celsius ( ). Esta escala tem como pontos de referência a temperatura de congelamento da água sob pressão normal (0°C) e a temperatura de ebulição da água sob pressão normal (100°C).

9 DEFINIÇÕES Escala Fahrenheit Outra escala bastante utilizada, principalmente nos países de língua inglesa, criada em 1708 pelo físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit ( ), tendo como referência a temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0°F) e a temperatura do corpo humano (100°F). Em comparação com a escala Celsius: 0°C=32°F 100°C=212°F

10 DEFINIÇÕES Escala Kelvin Também conhecida como escala absoluta, foi verificada pelo físico inglês William Thompson ( ), também conhecido como Lorde Kelvin. Esta escala tem como referência a temperatura do menor estado de agitação de qualquer molécula (0K) e é calculada a partir da escala Celsius. Por convenção, não se usa "grau" para esta escala, ou seja 0K, lê-se zero kelvin e não zero grau kelvin. Em comparação com a escala Celsius: -273°C=0K 100ºC = 373 K 0°C=273K

11 MEDIDAS DE TEMPERATURA A temperatura é medida por um objeto chamado termômetro. Em geral, os termômetros mais comuns são os de mercúrio, porem existem outros tipos, como os digitais.

12 MEDIDAS DE TEMPERATURA A escala termométrica é baseada em dois pontos onde há temperatura constante, como a fusão do gelo e a ebulição da água sob pressão normal, que são pontos fixos convencionais.

13 MEDIDAS DE TEMPERATURA Uma Escala Termométrica corresponde a um conjunto de valores numéricos, onde cada valor está associado a uma temperatura.

14 ESCALAS TERMOMETRICAS Utilizaremos a seguintes escalas: Celsius, Fahrenheit e Kelvin.

15 ESCALAS TERMOMETRICAS

16 A escala Celsius é dividida em 100 partes, indo de 0 a 100, sendo que cada parte corresponde a um grau Celsius (ºC). A escala Kelvin, assim como a Celsius, é dividida em 100 partes, porem inicia-se no 273 e vai até o 373. Cada unidade corresponde a um grau Kelvin. (º K).

17 ESCALAS TERMOMETRICAS Já a escala Fahrenheit é dividida em 180 partes iguais, num intervalo num intervalo que vai de 32 até 212. Cada uma das divisões corresponde a um grau Fahrenheit (ºF). Esse tipo de Escala é mais utilizada em países de língua inglesa

18 CONVERSÃO ENTRE ESCALAS Conversões entre escalas Para que seja possível expressar temperaturas dadas em uma certa escala para outra qualquer deve-se estabelecer uma convenção geométrica de semelhança. Por exemplo, convertendo uma temperatura qualquer dada em escala Fahrenheit para escala Celsius:

19 CONVERSÃO ENTRE ESCALAS Conversão da escala Fahrenheit em escala Celsius Pelo princípio de semelhança geométrica :

20 CONVERSÃO ENTRE ESCALAS

21 Conversão da escala Kelvin em escala Celsius Θ ºC = 273 º K

22 Exemplos práticos Qual a temperatura correspondente em escala Celsius para a temperatura 100°F? Qual a temperatura correspondente na escala Fahrenheit para uma temperatura de 46ºC? Qual a temperatura correspondente na escala Kelvin para uma temperatura de 250ºF?


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