Unidade Um Do Sol ao Aquecimento

Apresentação em tema: "Unidade Um Do Sol ao Aquecimento"— Transcrição da apresentação:

1 Unidade Um Do Sol ao Aquecimento
A energia no aquecimento/arrefecimento de sistemas

2 Existe a Lei Zero que foi formulada depois da primeira e da segunda.
Termodinâmica A Termodinâmica baseia-se em dois grandes princípios fundamentais, de base experimental. Existe a Lei Zero que foi formulada depois da primeira e da segunda.

3 Lei zero da Termodinâmica
Dois corpos em equilíbrio térmico com um terceiro estão em equilíbrio térmico entre si.

4 Equilíbrio Térmico. Paredes diatérmicas e adiabáticas
Uma maneira de impedir que um sistema atinja o equilíbrio térmico com outro sistema ou com a sua vizinhança consiste em isolá-lo termicamente. Consegue-se revestindo o sistema com um material isolador térmico. Uma fronteira isoladora térmica chama-se fronteira adiabática. O oposto de fronteira adiabática é uma fronteira condutora térmica (diatérmica)

5 Capacidade térmica mássica e capacidade térmica
A capacidade térmica mássica de uma substância é numericamente igual à quantidade de calor que é necessário fornecer à unidade de massa da substância para elevar a sua temperatura de um grau Celsius. A capacidade térmica de um corpo é numericamente igual à quantidade de calor que é necessário fornecer ao corpo para elevar a sua temperatura de um grau Celsius.

6 Mecanismos de transferência de calor
Condução – A energia é transferida ao longo do material (sólido), de zonas de maior temperatura para zonas de menor temperatura. Não há transporte de matéria. Convecção – A energia é transferida devido ao deslocamento das partículas que constituem o material (líquido ou gás). A variação de temperatura altera a densidade do material; o fluido menos denso sobe e o mais denso desce, gerando correntes de convecção.

7 Bons e Maus Condutores A capacidade de transferir energia depende da natureza dos materiais que se classificam como: Bons condutores – condutividade térmica elevada; elevado potencial de transferência de energia como calor. Maus condutores – Condutividade térmica baixa.

8 Energia transferida A quantidade de energia transferida (Q) por unidade de tempo (t) ao longo de um corpo depende: Da condutividade térmica do material (K) Da sua área (A) Da diferença de temperatura entre as extremidades () Da espessura (L)

9 O cálculo de qualquer potência envolve energia por unidade de tempo
Potência transferida A expressão que permite calcular a Potência Transferida ao longo de um material é: O cálculo de qualquer potência envolve energia por unidade de tempo A expressão deve incluir as variáveis de que depende a energia transferida por condução Fazendo U = K/L

10 Potência transferida U – coeficiente de condutividade (transmissão) térmica (K/L) de unidades Wm-2K-1 A – área do condutor  - diferença de temperatura entre as extremidades

11 Condutividade Térmica (K)
A condutividade térmica é a quantidade de calor que atravessa, por segundo, a espessura de 1m entre duas superfícies paralelas de 1 m2 de área, quando a diferença de temperatura é de 1ºC. O valor da condutividade térmica mede a rapidez com que se efectua a transferência de calor por condução e, portanto, permite distinguir os bons dos maus condutores.

12 Condutividade Térmica (K)
Material K (J/(s.m.K) Prata 427 Cobre 397 Alumínio 238 Ferro 80 Vidro 0,8 Água 0,6 Madeira 0,08 Espuma de poliestireno 0,033 Ar 0,023 Verificamos que os metais são bons condutores de calor Materiais como o vidro, a madeira e o ar são maus condutores Materiais como a fibra de vidro, o poliuretano ou poliéster são maus condutores e podem, por isso, ser usados como isoladores (por exemplo nas habitações)

13 Colectores solares e Painéis fotovoltaicos
A radiação solar pode ser utilizada para fins de aquecimento através dos colectores solares ou para produzir energia eléctrica, através dos painéis fotovoltaicos.

14 Colectores Solares Os colectores solares são uma placa absorsora que “acumula” calor que transfere (condução) para a água que circula em tubos que se encontram “colados” à placa absorsora.

15 Painéis fotovoltaicos
Os painéis fotovoltaicos são constituídos por várias células fotovoltaicos que convertem a energia radiante em energia eléctrica. As células são constituídas por dois materiais diferentes; ao receber a radiação solar, um dos materiais liberta electrões que são recebidos pelo outro, produzindo uma corrente eléctrica (fluxo de electrões)

16 1ª Lei da Termodinâmica A energia interna de um sistema pode variar tanto pela realização de trabalho como pela ocorrência de um fluxo de calor, como ainda por efeito da radiação

17 2ª Lei da Termodinâmica Numa transformação espontânea ocorre aumento da entropia do Universo Uma máquina térmica traduz a aplicação da 2ª Lei da Termodinâmica. As máquinas térmicas permitem transformar calor em trabalho

18 Entropia A entropia é a medida da desordem de um sistema. Sempre que a energia se transforma espontaneamente de uma forma para outra, o sentido da transformação é o de menor para maior desordem, ou seja, o do aumento da entropia.

19 Mudanças de estado físico
Sublimação Solidificação Liquefacção Sólido Líquido Gasoso Fusão Vaporização Sublimação

20 Mudanças de Estado Físico
A Fusão é a passagem de uma substância do estado sólido ao estado líquido. Realiza-se fornecendo energia ao sólido. A Solidificação é a transformação de um líquido num sólido. Realiza-se retirando energia ao sólido. A Fusão e a Solidificação de uma substância pura efectuam-se a uma temperatura característica – temperatura de fusão ou ponto de fusão – que permanece constante durante todo o processo de mudança de estado.

21 Mudanças de Estado Físico
A energia fornecida ou retirada ao corpo provoca apenas a variação da energia interna do corpo.

22 Mudanças de Estado Físico
A Vaporização é a passagem de uma substância do estado líquido ao estado gasoso. Realiza-se fornecendo energia ao líquido. A Liquefacção é a transformação de um vapor num líquido. Realiza-se retirando energia ao vapor. A vaporização e a liquefacção de uma substância pura efectuam-se a uma temperatura determinada que permanece constante durante todo o processo de mudança de estado. Essa temperatura, à pressão atmosférica normal, designa-se por temperatura de ebulição normal ou ponto de ebulição.

23 Calor Latente de Fusão ou Variação da Entalpia Mássica na Fusão
É a quantidade de calor que é necessário fornecer à unidade de massa (1kg) da substância no estado sólido, à temperatura de fusão, para a transformar em líquido à temperatura de fusão; toda a transformação se efectua à temperatura de fusão e à pressão normal.

24 Calor Latente de Vaporização ou Variação da Entalpia Mássica na Vaporização
É a quantidade de calor que é necessário fornecer à unidade de massa (1kg) da substância no estado líquido, à temperatura de ebulição, para a transformar em vapor à temperatura de ebulição; toda a transformação se efectua à temperatura de ebulição e à pressão normal.