Temperatura e Dilatação Cap. 19 Lilian R. Rios 03/05/16 03/05/16

Temperatura O conceito de temperatura tem origem nas ideias de quente e frio, que são baseadas no tato. Quando um corpo é aquecido ou resfriado, algumas de suas propriedades físicas se alteram (propriedade termométrica). Uma variação numa propriedade termométrica indica uma variação de temperatura de um corpo. A temperatura de um corpo é seu estado térmico considerado em relação à sua capacidade de transferir calor à outros corpos.

© 2008 by Pearson Education slide 3 Para medir temperatura coloca-se o termômetro em contato com o corpo. Quando o estado estacionário é atingido, diz- se que os sistema atingiu o equilíbrio térmico – um estado que não existe mais nenhuma variação de temperatura, nem do termômetro nem do corpo.

© 2008 by Pearson Education Lei Zero da Termodinâmica “Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então os três corpos estão em equilíbrio térmico entre si”. Por definição, dois corpos tem a mesma temperatura se eles estão em equilíbrio térmico entre si.

© 2008 by Pearson Education Termômetro e escalas de temperatura

A escala Kelvin denomina-se escala absoluta de temperatura. No zero absoluto, um sistema possui um valor mínimo para a energia interna (cinética mais potencial). 0 K = -273,15 ºC

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slide 10 Expansão Térmica Podemos entender a dilatação térmica qualitativamente, em termos das moléculas do material. Cada átomo vibra em trono de uma posição de equilíbrio. Quando a temperatura aumenta, a energia e a amplitude das vibrações também aumentam, aumentando a distancia media entre eles.

© 2008 by Pearson Education slide 11 Dilatação Linear É a dilatação que ocorre em uma dimensão do corpo. A constante de proporcionalidade  é considerada coeficiente de dilatação linear.  L  Lo e  L   T  L depende do material que constitui o corpo. Logo:  L = L – Lo  L = Lo. .  T Onde:  L = variação do comprimento  L = L – Lo Lo = comprimento inicial  = coeficiente de dilatação linear  T = variação da temperatura  T= T – To

© 2008 by Pearson Education Dilatação Superficial É a dilatação que ocorre em duas dimensões do corpo. A constante de proporcionalidade  é considerada coeficiente de dilatação superficial.  A  Ao  A   T  A depende do material que constitui o corpo. Logo:  A = A – Ao  A = Ao. .  T Onde:  A = variação da área  A = A – Ao Ao = área inicial  = coeficiente de dilatação superficial  T = variação da temperatura  T= T – To

Dilatação Volumétrica É a dilatação que ocorre em três dimensões do corpo. A constante de proporcionalidade  é considerada coeficiente de dilatação volumétrica.  V  Vo e  V   T  V depende do material que constitui o corpo. Logo:  V = V – Vo  V = Vo. .  T Onde:  V = variação do volume  V = V – Vo Vo = comprimento inicial  = coeficiente de dilatação linear  T = variação da temperatura  T = T – To

Dilatação de Líquidos ΔV líquido = ΔV aparente + ΔV recipiente

Dilatação anômala da água Em geral, as substâncias se dilatam ao serem aquecidas. A água, porém, apresenta comportamento inverso no intervalo de temperatura entre 0 ºC e 4 ºC, à pressão normal. Variação do volume da água em função da temperatura, sob pressão normal Esse comportamento anômalo tem um efeito importante na vida de animais e plantas em lagos. Se a água se contraísse ao se esfriar, lagos congelariam do fundo para a superfície.

Causa: a estrutura molecular de água (H 2 O) e o modo como as moléculas se agrupam na fase sólida, formando ligações chamadas pontes de hidrogênio entre os átomos de oxigênio e os átomos de hidrogênio das moléculas vizinhas. Dilatação anômala da água

Quando a temperatura da água aumenta, acima de 0ºC, as ligações de hidrogênio começam a romper-se, ocorrendo uma aproximação entre as moléculas. Esse efeito supera a agitação térmica molecular, que causa o afastamento das moléculas e faz com que elas ocupem volume maior de tal forma que ocorre contração em seu volume. Quando a temperatura supera os 4ºC, o número de ligações de hidrogênio já é bem reduzido. Dessa forma, começa a prevalecer o afastamento molecular, havendo, portanto, aumento em seu volume.