FO.09 – ESCALAS DE TEMPERATURA FO.10 – TROCAS DE CALOR FÍSICA ÓPTICA FO.09 – ESCALAS DE TEMPERATURA FO.10 – TROCAS DE CALOR

TERMOLOGIA A termologia é ramo da física que estuda os fenômenos relacionados ao aquecimento e resfriamento dos corpos.

TEMPERATURA Temperatura é uma grandeza física associada a vibração média das partículas que compõem um corpo. O termômetro é o aparelho utilizado para medir a temperatura, normalmente o líquido no termômetro é o mercúrio, pois tem um alto índice de dilatação.

ESCALAS DE TEMPERATURA Escala Celsius (ºC): Proposta pelo astrônomo francês Anders Celsius, a qual adota 0 ºC para temperatura de fusão e 100 ºC para temperatura de ebulição da água. Escala Fahrenheit (ºF): Proposta pelo alemão Daniel Gabriel Fahrenheit, a qual adota 32 ºF para temperatura de fusão e 212 ºF para temperatura de ebulição. Escala Kelvin (K): Proposta por William Thompson (lorde Kelvin), Nessa representação não há temperatura negativa e a temperatura menor corresponde ao zero absoluto.

CONVERSÃO DE ESCALAS DE TEMPERATURA Antes de mais nadas é necessária a definição de dois pontos: Primeiro ponto fixo ou ponto de gelo (PG): Corresponde ao ponto de fusão da água ao nível do mar. Segundo ponto fixo ou ponto de vapor (PV): Corresponde ao ponto de ebulição da água no nível do mar.

CONVERSÃO DE ESCALAS DE TEMPERATURA Fazendo-se uma proporção de segmentos tem-se:

CONVERSÃO DE ESCALAS DE TEMPERATURA Assim simplificando-se a equação: 𝜃𝐶= 5 9 (𝜃𝐹−32) 𝑇= 𝜃𝐶+273

CONVERSÃO DE ESCALAS DE TEMPERATURA Variação de temperatura Fazendo-se a proporção tem-se

CONVERSÃO DE ESCALAS DE TEMPERATURA Variação de temperatura Simplificando-se os denominadores temos: ∆𝜃𝐶= 5 9 ∆𝜃𝐹 ∆𝜃𝐶= ∆𝑇 Variação de temperatura em kelvin e Celsius é a mesma Variação de temperatura em Celsius e fahrenheit usa-se a relação

CALOR O calor é a energia térmica em trânsito transferida, espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. Sua unidade é a caloria (Cal).

EQUILIBRIO TÉRMICO Quando um corpo mais quente encosta num corpo mais frio, estes trocam energia na forma de calor, fazendo com que suas temperaturas se tornem iguais, atingindo o equilíbrio térmico.

𝐶= 𝑄 ∆θ CAPACIDADE TÉRMICA A capacidade térmica é o quanto de calor é necessário para o corpo variar sua temperatura em um grau. É definido como a razão entre a quantidade de calor trocada com a variação de temperatura. Sua unidade é cal/ºC 𝐶= 𝑄 ∆θ

CALOR ESPECÍFICO O calor específico é o quanto de calor é necessário para uma grama de uma determinada substância variar um grau. Definida como a razão de capacidade térmica com a massa. Sua unidade é cal/g ºC 𝑐= 𝐶 𝑚

EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALOROMETRIA Relaciona-se a capacidade térmica com o calor específico tem –se: 𝐶= 𝑄 ∆θ (I) 𝑐= 𝐶 𝑚 𝐶=𝑐 . 𝑚 (II) I = II C = C 𝑄 ∆θ =𝑐 . 𝑚 Q = c.m.∆θ

EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA A massa e o calor específico da substância são sempre positivos na equação, assim: Se ∆θ > 0 Q > 0 (O corpo recebe calor e sua temperatura aumenta) Se ∆θ < 0 Q < 0 (O corpo cede calor e sua temperatura diminui) Q = c . m . ∆θ m m θB B θA A

SISTEMAS DE TROCA DE CALOR Quando dois corpos trocam calor entre si temos um sistema de troca de calor. Na troca de calor entre dois corpos a quantidade de calor cedida (Q < 0) por um corpo deve ser igual a quantidade de calor recebida pelo outro corpo (Q > 0). Σ𝑄𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎= Σ𝑄𝑟𝑒𝑐𝑖𝑏𝑜 Essa fórmula é chamada de balanço energético.

SISTEMAS DE TROCA DE CALOR Sistema termicamente isolado É um sistema que não permite a troca de calor com o meio externo, apenas entre os dois corpos envolvidos no sistema ƩQ cedido = ƩQ recebido -QA = QB QA + QB = 0

SISTEMA TÉRMICAMENTE ISOLADO

SISTEMAS DE TROCA DE CALOR Sistema não termicamente isolado Esse sistema além da trocar de calor entre os corpos, também troca calor com o meio externo (Universo) ƩQ cedido = ƩQ recebido -QA = QB + QU QA + QB + QU = 0

EXEMPLOS 1. Maria usou um livro de receitas para fazer um bolo de fubá. Mas, ao fazer a tradução do livro do inglês para o português, a temperatura permaneceu em Fahrenheit (ºF). A receita disse que o bolo deve ser levado ao forno a 392 ºF e permanecer nessa temperatura por 30 minutos. Qual é a temperatura em graus Celsius que Maria deve deixar o forno para não errar a receita? Resposta 200 ºC

TRASFERÊNCIA DE CALOR 2. Dentro de um recipiente termicamente isolado, são misturados 200 g de alumínio cujo calor específico é 0,2 cal/g.°C, à temperatura inicial de 100 °C, com 100 g de água, cujo calor específico é 1 cal/g.°C, à temperatura inicial de 30 °C. Determine a temperatura final de equilíbrio térmico. RESPOSTA: 50 ºC

EXEMPLO 3. (MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é: a) 500 b) 600 c) 700 d) 800 e) 900 Resposta: E