q 1 CURSO: Engenharia Civil DISCIPLINA: Tópicos de Física Geral e Experimental PROFº: MSc. Demetrius Leão CURSO: Engenharia Civil DISCIPLINA: Tópicos de Física Geral e Experimental PROFº: MSc. Demetrius Leão

ACOMPANHE A DISCIPLINA PELA INTERNET Página com as aulas e listas de exercícios: Palavra-chave no Google: “A Física tá complicada?” 2

O QUE É TEMPERATURA? Fisicamente, temperatura é o grau de agitação médio das partículas que constituem um corpo. Mesmo no estado sólido, as partículas possuem movimento vibratório. 3

CALORCALOR Calor é energia! Existindo dois corpos com temperaturas diferentes, o calor fluirá espontaneamente do corpo de maior para o de menor temperatura. Ou seja, o calor é energia térmica em trânsito. Atingido o equilíbrio térmico entre os corpos, o fluxo de calor termina. 4

As ideias de quente e frio se referem a sensações (sem significado físico) e, portanto, são imprecisas para definição de temperatura. 5

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FÍSICA TÉRMICA 7 Dilatação dos Gases Dilatação dos Sólidos Mudanças de Fases Transmissão de calor Leis da Termodinâmica

CONTRAÇÃO/DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS 8

Dilatação ocorre quando aumentamos a temperatura de um corpo. Este movimento é causado pela agitação molecular, as partículas se agitam buscando mais espaços. Quando temos substâncias em um determinado estado da matéria e ao aquecermos este corpo as moléculas se agitam modificando assim seu lugar no espaço sem a ruptura de suas ligações. Caso haja ruptura a matéria muda de estado. 9

DILATAÇÃO LINEAR: Considera a variação de tamanho só no comprimento. DILATAÇÃO SUPERFICIAL: Considera a variação de tamanho no comprimento e na largura. DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA: Considera a variação de tamanho no comprimento, largura e altura. 10

Em dias quentes, os trilhos das ferrovias tendem a se dilatar, podendo encurvar. Deixar espaços entre as barras dos trilhos para permitir sua expansão. 11

Com as altas temperaturas, as pontes e os viadutos se dilatam. Em dias frios, os cabos telefônicos se contraem e podem se romper. 12

13 MUDANÇAS DE FASE

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FUSÃO E SOLIDIFICAÇÃO A uma dada pressão, a temperatura na qual ocorre a fusão é bem determinada para cada substância. O calor necessário para uma substância de fundir completamente é característico de cada substância e é denominado calor latente de fusão. (Q=m.L f ) Durante a fusão, a temperatura do sólido permanece constante. 15

VAPORIZAÇÃO E CONDENSAÇÃO EVAPORAÇÃO – quando a passagem se faz lentamente. EBULIÇÃO – quando a passagem se faz rapidamente. CALEFAÇÃO – quando a passagem é instantânea. 16

LEIS DA VAPORIZAÇÃO A uma dada pressão, a temperatura na qual ocorre a ebulição é bem determinada para cada substância. O calor necessário para uma substância vaporizar completamente é característico de cada substância e é denominado calor latente de vaporização (Q=m.L v ). Durante a ebulição, a temperatura do sólido permanece constante. 17

INFLUÊNCIA DA PRESSÃO NA EBULIÇÃO 18

SUBLIMAÇÃO 19

FORMAS DE TRANSMISSÃO DE CALOR 20

Sua mãe está preparando um delicioso almoço. Em determinado momento, ao mexer a panela do feijão, ela esquece a colher de alumínio dentro da panela. Instantes depois, você, sem perceber o fato, pega a colher pelo cabo. Qual a sua reação? 21

A essa forma de transmissão de calor, damos o nome de CONDUÇÃO A transmissão do calor é feita molécula a molécula (depende necessariamente de um meio material), do corpo de maior para o de menor temperatura. 22

Os metais são bons condutores de calor e eletricidade. Contudo, alguns metais são melhores que outros para conduzir calor. Em outras palavras, quanto maior a sua condutividade térmica, mais facilmente o material conduz calor. 23

Por que os aparelhos de ar condicionado ficam instalados na parte superior da parede? 24

A essa forma de propagação de calor damos o nome de CONVECÇÃO O ar frio, por ser mais denso, tende a ficar embaixo do ar quente (menos denso). Esse fluxo do ar permite que tanto uma geladeira como a da figura como um ambiente com ar condicionado fiquem uniformemente resfriados. 25

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Algumas observações: O processo de transmissão de calor por condução ocorre predominantemente nos sólidos. O processo de transmissão de calor por convecção ocorre predominantemente nos líquidos e gases. 27

E como o calor proveniente do Sol chega até nós? 28

O calor pode se propagar por meio de radiação eletromagnética (ondas infravermelhas). Qualquer corpo emite radiação nesse comprimento de onda e quanto maior a temperatura do objeto, mais radiação infravermelha (calor) ele emite. A essa forma de propagação de calor damos o nome de IRRADIAÇÃO 29

LEIS DA TERMODINÂMICA 30

LEI ZERO DA TERMODINÂMICA – Equilíbrio térmico. 1ª LEI DA TERMODINÂMICA – Conservação de Energia. 2ª LEI DA TERMODINÂMICA – Rendimento de motores à combustão. 3ª LEI DA TERMODINÂMICA – Impossibilidade de alcance o “zero absoluto”. 31

Uma máquina térmica recebe calor de uma fonte quente, utilizado parte desse calor para realização de trabalho. O restante é rejeitado para uma fonte fria. 32

O calor sempre flui do corpo mais quente para o mais frio. O inverso só ocorre com realização de trabalho. Um máquina térmica sempre depende de duas fontes: uma quente e outra fria. Não é possível transformar todo o calor retirado de uma fonte quente em trabalho, mas é possível transformar todo trabalho em calor. Essas constatações foram sintetizadas na SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA. 33

2ª Lei da Termodinâmica – Enunciado de Kelvin “É impossível, para uma máquina térmica que opera em ciclos, converter integralmente calor em trabalho”. Lorde Kelvin,

A ESCALA CELSIUS ANDERS CELSIUS ( ) Adota-se duas temperaturas fáceis de ser reproduzidas: a de fusão e a de ebulição da água, a 1 atm (pontos fixos). Atribui-se um valor arbitrário a essas temperaturas (no caso, 0°C e 100°C). Entre as duas marcações, são feitas 100 divisões. Tanto a escala Celsius quanto qualquer outra que possua 100 divisões inteiras entre esses dois pontos fixos, é classificada como centígrada. 35

A ESCALA FAHRENHEIT GABRIEL DANIEL FAHRENHEIT ( ) Usada mais amplamente na Inglaterra e em países que por ela foram colonizados. Adotou como pontos fixos a temperatura mais baixa de Copenhague (0°F) e a da sua esposa em estado febril (100°F). 36

Correspondência entre as escalas Celsius e Fahrenheit Vantagens da escala Fahrenreit - Temperatura “sempre” positiva nos países de clima frio. -Para a previsão do tempo, quase não se usa valores decimais. -Útil para a definição do estado febril. Δ°C 100 = Δ°F

EXEMPLO Converta: a) 55° C em °F b) 50°F em °C 38

ESCALA KELVIN LORD KELVIN ( ); Escala absoluta de temperatura; Na temperatura ZERO (zero absoluto), o movimento das partículas cessaria; Não existe valores negativos; A variação de temperatura na escala Kelvin é a mesma na escala Celsius. 39

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