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MINISTÉRIO da DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO D E C Ex - DEPA COLÉGIO MILITAR de FORTALEZA.

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1 MINISTÉRIO da DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO D E C Ex - DEPA COLÉGIO MILITAR de FORTALEZA

2 Objetivos: TERMOMETRIA. a. Comparar as diferentes escalas termométricas ( o K, o C, o F). b. Converter um valor de temperatura para as diversas escalas. CALORIMETRIA. a. Conceituar calor específico de uma substância. b. Caracterizar caloria, calor sensível e calor latente.

3 Termômetros Aparelhos que permitem medir a temperatura de um corpo. A temperatura de um corpo indica se esse corpo vai ganhar ou perder energia interna ao entrar em contato com outro corpo.

4 O termômetro mais utilizado é o termômetro clínico que é feito de vidro, contendo um bulbo com um filamento onde o mercúrio se dilata.

5 Conversão entre as escalas Ao estudar a termologia aprendemos vários conceitos, aprendemos a diferenciá-los, como é o caso da diferença entre calor e temperatura. Aprendemos ainda a operar as escalas termométricas, fazendo a conversão de uma para outra, é isso que faremos agora. Escala termométrica é um conjunto de valores numéricos, onde cada valor está associado a uma temperatura. Calor é energia térmica em trânsito. Temperatura é o grau de agitação das moléculas.

6 Conversão entre as escalas As escalas termométricas apresentam dois pontos principais: o primeiro é o ponto de vapor da água e o outro é o ponto de fusão do gelo. As escalas mais utilizadas são: - escala Celsius, - escala Kelvin e - escala Fahrenheit.

7 - PE, o ponto de ebulição da água, onde a água vira vapor (ferve); - PF, o ponto de fusão do gelo, onde o gelo vira água (derrete).

8 Δt C = variação de temperatura na escala Celsius Δt F = variação de temperatura na escala Fahrenheit Δt K = variação de temperatura na escala Kelvin Variação de temperatura

9 Escala Celsius e Kelvin Para converter da escala Celsius para a escala Kelvin podemos utilizar a seguinte relação: θC = θK – 273 ou θK = θC Onde θC e θK fazem referência a uma temperatura qualquer na escala Celsius e na escala Kelvin, respectivamente. Equação de conversão entre as escalas termométricas

10 Escala Celsius e Fahrenheit Para converter da escala Celsius para a escala Fahrenheit considere o seguinte esquema que segue: Podemos perceber que a escala Celsius é dividida em 100 partes e a escala Fahrenheit é dividida em 180 partes. Fazendo a proporção das temperaturas entre as escalas temos que:

11 t C = temperatura na escala Celsius t F = temperatura na escala Fahrenheit t K = temperatura na escala Kelvin Conversão entre escalas

12 EXERCÍCIOS 1.Ao tomar a temperatura de um paciente, um médico só dispunha de um termômetro graduado na escala Fahrenheit. Se o paciente estava com febre de 42 0 C, a leitura feita pelo médico no termômetro em Fahrenheit por ele utilizado foi de _______ 0 F. 2. No interior de um forno, um termômetro Celsius marca C. Um termômetro Fahrenheit e um Kelvin marcariam na mesma situação, respectivamente _______ 0 F e _____ 0 K. 3. Uma determinada quantidade de água está a uma temperatura de 55 0 C. Essa temperatura corresponde a respectivamente _______ 0 F e _____ 0 K.

13 Calorimetria – Estudo das Trocas de Calor Quando são colocados em contato dois ou mais corpos que se encontram em diferentes temperaturas, observa-se que, após um certo intervalo de tempo, todos atingem uma temperatura intermediária entre as temperaturas iniciais. Durante esse processo, ocorre uma transferência de energia térmica dos corpos de maior temperatura para os de menor temperatura. Essa energia térmica em trânsito denomina-se calor. Unidades de Quantidade de Calor Caloria (cal) é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1g de água de 14,5°C a 15,5°C, sob pressão normal. No SI, a unidade de quantidade de calor é o Joule (J). A relação entre a caloria e o joule é: 1cal = 4,186J.

14 A termologia estuda as leis que regem as transformações termodinâmicas que se classificam em: Transformação isotérmica (temperatura constante) Transformação isobárica (pressão constante ) Transformação isocórica (isovolumétrica)

15 Calor sensível – É a quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo ao sofrer uma variação de temperatura, sem que haja mudança de fase.

16 Calor latente é a grandeza física que está relacionada à quantidade de calor que um corpo precisa receber ou ceder para mudar de estado físico.

17 Calor latente – Se ao receber ou ceder calor o corpo sofrer apenas uma mudança de fase, sem haver variação de temperatura (permanece constante), o calor é chamado latente.

18 Matematicamente essa definição fica da seguinte forma: Q = m.L ; onde L é o calor latente da substância e tem como unidade a cal/g. O calor latente pode assumir tanto valores positivos quanto negativos. Se for positivo quer dizer que o corpo está recebendo calor, se negativo ele está cedendo calor.

19 Calor Específico – É a quantidade de calor, característica de cada substância, necessá- ria para que 1g de substância sofra variação de temperatura de 1°C. O calor especifico do ferro é aproximadamente 0,11 cal/g °C, isto é, 1g de ferro necessita de 0,11cal para elevar sua temperatura de 1°C. O calor específico de uma substância varia com a temperatura, aumentado quando esta aumenta. Entretanto, consideraremos, para simplificar, que o calor especifico não varia com a temperatura.

20 Capacidade térmica – É o quociente entre a quantidade Q de calor recebida ou cedida por um corpo e a correspondente variação de temperatura Como a capacidade térmica da água é muito grande, as águas dos mares e dos rios funcionam como reguladoras de temperaturas em locais próximos a eles. A explicação é a seguinte: durante o dia, a água absorve grande quantidade de calor sem se aquecer muito e, durante a noite, libera muito calor sem se esfriar muito. Com a areia da praia ocorre o oposto: a capacidade térmica da areia é pequena e faz que, durante o dia, ela se aqueça rapidamente e, durante a noite, esfrie-se facilmente.

21 Equilíbrio térmico é o estado onde a temperatura de dois ou mais corpos são iguais. Assim, quando um corpo está em equilíbrio térmico em relação a outro, cessam os fluxos de troca de calor entre eles. Ex: Quando uma xícara de café é deixada por certo tempo sobre uma mesa, ela esfriará até entrar em equilíbrio térmico com o ambiente em que está.

22 Se dois corpos, um quente e outro frio, forem colocados em contanto, uma parcela da energia interna do corpo quente passará para o corpo frio sob a forma de calor. Exercícios:

23 Conceitos de Temperatura e Calor Mas o que vem a ser calor? O que é temperatura?

24 Temperatura é a grandeza que mede o estado de agitação das moléculas. Quanto mais quente estiver uma matéria, mais agitadas estarão suas moléculas, assim, a temperatura é o fator que mede a agitação dessas moléculas, determinando se uma matéria está quente, fria, etc.

25 Conceito de Calor Calor é a energia térmica em trânsito, ou seja, é a energia que está sempre em constante movimento, sempre sendo transferida de um corpo para outro. Calor é a energia que flui de um corpo com maior temperatura para outro de menor temperatura.

26 Calor sensível – É a quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo ao sofrer uma variação de temperatura, sem que haja mudança de fase. Calor latente é a grandeza física que está relacionada à quantidade de calor que um corpo precisa receber ou ceder para mudar de estado físico. Calor Específico – É a quantidade de calor, característica de cada substância, necessária para que 1g de substância sofra variação de temperatura de 1°C.

27 Transferências de Calor Como sabemos o calor é energia térmica em trânsito, e assim sendo ele pode ser transmitido de um corpo para outro das seguintes maneiras: Condução: é quando o calor se transfere mediante a agitação das partículas que compõem o material, sem que ocorra o transporte de matéria nesse processo. Esse tipo de transferência ocorre, por exemplo, quando alguém segura uma barra de ferro no fogo. Logo a pessoa que está segurando a barra notará o aumento de temperatura.

28 Convecção : esse tipo de transferência de calor ocorre devido às diferenças de densidades das partes quentes e frias das substâncias envolvidas.

29 Radiação: tipo de transferência de calor que ocorre através da radiação que é feita por ondas eletromagnéticas (raios infravermelhos), os quais podem se propagar mesmo na ausência de matéria (vácuo). Exemplo desse tipo de transferência são os raios solares que aquecem a Terra.

30

31 Convecção

32 ESTUDE


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