Sistema termodinâmico A termodinâmica estuda os fenómenos térmicos. SISTEMA TERMODINÂMICO TEMPERATURA ENERGIA INTERNA A Terra é um sistema termodinâmico quando se pretende estudar o aquecimento global. Sistema termodinâmico RECORDA Sistema em que importa considerar a energia interna e a sua variação.

Sistema termodinâmico Num sistema termodinâmico há o estudo da interação das suas partículas. O gás de uma botija é um sistema termodinâmico.

Sistema termodinâmico Num sistema termodinâmico há o estudo da interação das suas partículas. Grandezas físicas que permitem o estudo de um sistema termodinâmico: 𝑇 𝑛 𝑝 𝑉 - TEMPERATURA - QUANTIDADE DE MATÉRIA - PRESSÃO - VOLUME

! ! ! Aumento da temperatura Aumento da energia interna 1.3.1 Sistema termodinâmico. Sistema isolado X Sistema termodinâmico A energia interna é a energia associada às partículas que constituem um corpo. A termodinâmica estuda os fenómenos térmicos. Aumento da temperatura SISTEMA TERMODINÂMICO TEMPERATURA ENERGIA INTERNA Aumento da energia interna A Terra é um sistema termodinâmico quando se pretende estudar o aquecimento global. Sistema termodinâmico ! ! Sistema em que importa considerar a energia interna e a sua variação. !

! ! ! 1.3.1 Sistema termodinâmico. Sistema isolado X A termodinâmica estuda os fenómenos térmicos. Designa-se por sistema a região do espaço que se pretende estudar: corpo ou conjunto de corpos. SISTEMA TERMODINÂMICO A fronteira separa a vizinhança do sistema. TEMPERATURA FRONTEIRA SISTEMA ENERGIA INTERNA A vizinhança é o exterior do sistema que com ele pode interagir. VIZINHANÇA A Terra é um sistema termodinâmico quando se pretende estudar o aquecimento global. Sistema termodinâmico ! ! Sistema em que importa considerar a energia interna e a sua variação. !

Sistema isolado Quando não há transferência de energia entre o sistema e a vizinhança, diz-se que o sistema é isolado. RECORDA Energia Não há sistemas reais absolutamente isolados! Uma garrafa “termo” é, aproximadamente, um sistema isolado.

? Atividade Selecione as opções corretas. Quais dos seguintes sistemas não devem ser considerados sistemas termodinâmicos. A - Água no interior de uma garrafa termo. B - A Terra, no estudo do seu movimento de translação em torno do Sol. C - Uma lata de refrigerante no frigorífico. D - O movimento de rotação de uma bola, desprezando a sua energia interna. E - Uma casa, quando se estuda o seu isolamento térmico. ?

Atividade Selecione as opções corretas. Quais dos seguintes sistemas não devem ser considerados sistemas termodinâmicos. SOLUÇÃO A - Água no interior de uma garrafa termo. B - A Terra, no estudo do seu movimento de translação em torno do Sol. C - Uma lata de refrigerante no frigorífico. D - O movimento de rotação de uma bola, desprezando a sua energia interna. E - Uma casa, quando se estuda o seu isolamento térmico.

Temperatura A temperatura está relacionada com a agitação térmica das partículas que formam o sistema. Aumento de temperatura de um sistema: Indica, de um modo geral, um aumento da sua energia interna.

! Temperatura e energia interna A temperatura e a energia interna são grandezas físicas distintas. ! Sistemas com a mesma temperatura podem não ter, necessariamente, a mesma energia interna. 𝑇 A 𝑇 B 𝑇 A = 𝑇 B O sistema A tem maior número de partículas. 𝐸 interna A > 𝐸 interna B Sistemas com a mesma temperatura mas com diferente energia interna.

Temperatura e equilíbrio térmico Chama-se calor à energia transferida entre corpos. 𝑇 A Calor A temperatura do corpo A é maior que a temperatura do corpo B. A temperatura do corpo A e a sua energia interna diminuem. A temperatura do corpo B e a sua energia interna aumentam. 𝑇 B Transferência de energia por calor entre dois sistemas com temperaturas diferentes.

Temperatura e equilíbrio térmico A transferência de energia entre dois corpos termina quando estes estiverem em equilíbrio térmico, ou seja, à mesma temperatura. A transferência termina quando: Diz-se que A e B estão em equilíbrio térmico. 𝑇 A 𝑇 B 𝑇 A = 𝑇 B Transferência de energia por calor entre dois sistemas com temperaturas diferentes.

Temperatura Temperatura e equilíbrio térmico Corpos em equilíbrio térmico estão à mesma temperatura. Temperatura Propriedade física que indica se um corpo está ou não em equilíbrio térmico com outros. Dois corpos em equilíbrio térmico entre si estão à mesma temperatura. Escalas de temperatura mais utilizadas: Celsius Kelvin

X Escala de Celsius Escala estabelecida a partir de situações de equilíbrio térmico da água à pressão de uma atmosfera. Ponto de ebulição da água Unidade 𝑡 °C Escala de Celsius Símbolo 100 graus Celsius Ponto de fusão do gelo

! Escala de Kelvin ∆𝑇=∆𝑡 𝑇≠𝑡 À escala de Kelvin também se chama escala de temperatura termodinâmica ou escala de temperaturas absolutas. Unidade SI 𝑇 𝐾 Escala de Kelvin Símbolo ! ∆𝑇=∆𝑡 𝑇≠𝑡

𝑻=𝒕+𝟐𝟕𝟑,𝟏𝟓 𝒕=𝑻−𝟐𝟕𝟑,𝟏𝟓 Escalas de temperatura Conversão da escala de Celsius para a escala de Kelvin: 𝑻=𝒕+𝟐𝟕𝟑,𝟏𝟓 Conversão da escala Kelvin para Celsius Conversão da escala de Kelvin para a escala de Celsius: 𝒕=𝑻−𝟐𝟕𝟑,𝟏𝟓

Termómetros Os termómetros são dispositivos utilizados para medir a temperatura de um corpo ou de um sistema, com o qual está em equilíbrio térmico. Baseiam-se na variação de uma propriedade com a temperatura: dilatação de um líquido ou gás; diferença de potencial entre metais a temperaturas diferentes; variação da resistência elétrica; radiação de um corpo. Escala Kelvin Modelos de termómetros

Atividade O termómetro de mercúrio, atualmente proibido devido à toxicidade deste composto, mede a temperatura com base na variação de uma propriedade física. a) Qual é essa propriedade física? b) Sabendo que o mercúrio solidifica a -39 °C, indique o ponto de fusão desta substância na escala de Kelvin. ?

Atividade O termómetro de mercúrio, atualmente proibido devido à toxicidade deste composto, mede a temperatura com base na variação de uma propriedade física. RESOLUÇÃO a) Qual é essa propriedade física? Dilatação de um líquido (do mercúrio). b) Sabendo que o mercúrio solidifica a -39 °C, indique o ponto de fusão desta substância na escala de Kelvin. Através da expressão: 𝑻=𝒕+𝟐𝟕𝟑,𝟏𝟓 ⇒𝑻=−𝟑𝟗+𝟐𝟕𝟑,𝟏𝟓 ⇒𝑻=𝟐𝟑𝟒,𝟏𝟓 𝐊

Calor e trabalho: Experiência de Joule A experiência de Joule, mostrou que um aquecimento pode ser feito através de dois processos: calor e trabalho. O corpo em queda provoca a rotação das pás dentro de água exercendo forças sobre esta, isto é, realizavam trabalho. A transferência de energia por trabalho provoca um aumento da temperatura da água. A experiência de Joule, permite estabelecer uma equivalência entre calor e trabalho.

Calor e trabalho No aquecimento de um líquido pode-se usar calor ou trabalho. Pode-se aquecer a água num fogão, ou seja, através de calor. Agitando a água realiza-se trabalho, que conduz ao seu aquecimento. Ambos os processos permitem o aumento da temperatura da água, ou seja, a sua energia interna aumenta.

Condução Convecção Radiação Transferência de energia por calor Transferências de energia por calor Transferência de energia por calor Necessitam de contacto entre os sistemas Não necessita de contacto entre os sistemas Condução Convecção Radiação

Condução térmica Transferências de energia por calor Necessita obrigatoriamente de meio material para se propagar. Transferência de energia de partículas mais energéticas para partículas menos energéticas através do contacto direto. Ocorre principalmente nos sólidos.

Convecção térmica Transferências de energia por calor Necessita obrigatoriamente de um meio material para se propagar. Transmissão de energia através da agitação molecular e do movimento do próprio meio ou de partes desse meio. Ocorre apenas nos fluidos (gases e líquidos).

Radiação Transferências de energia por calor Não necessita de meio material para se propagar. Ocorre através da propagação de luz. Toda a matéria emite radiação.

Atividade Classifique cada uma das afirmações em verdadeira (V) ou falsa (F). A - Apenas há transferência de calor em corpos que estejam em contacto. B - A transferência de calor ocorre, espontaneamente, do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. C - A energia pode ser transferida através de calor ou de trabalho. D - A transferência de calor através da condução térmica não necessita de contacto direto entre os corpos. ?

Atividade Classifique cada uma das afirmações em verdadeira (V) ou falsa (F). SOLUÇÃO A - Apenas há transferência de calor em corpos que estejam em contacto. F B - A transferência de calor ocorre, espontaneamente, do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. V C - A energia pode ser transferida através de calor ou de trabalho. V D - A transferência de calor através da condução térmica não necessita de contacto direto entre os corpos. F