Termologia Prof: Marcelo Alano

Apresentação em tema: "Termologia Prof: Marcelo Alano"— Transcrição da apresentação:

1 Termologia Prof: Marcelo Alano

2 DILATAÇÃO TÉRMICA MUDANÇAS DE ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA TRANSMISSÃO DE CALOR

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4 Termometria Sensações obtidas no tato: Quente, frio, morno, gelado... “Essas sensações são relativas à pessoa que a sente, bem como às condições que ela se encontra.” Como as sensações são variáveis, elas não se prestam para medir a temperatura.”

5 Conceitos importantes
Temperatura A temperatura é a grandeza que mede o grau de agitação das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico.

6 Calor Energia transferida de um corpo para o outro devido a diferença de temperatura existente entre ambos. “Dois corpos em diferentes temperaturas trocam calor quando colocados em contato, até atingirem o equilíbrio térmico".

7 Equilíbrio Térmico Se dois corpos com temperaturas diferentes forem postos em contato verifica-se, depois de um certo tempo, que eles terão a mesma temperatura. Dizemos, então, que foi atingido o equilíbrio térmico.

8 Expansão das Moléculas
É importante que saibamos o que são temperatura e calor. Temperatura: é a medida do grau de agitação das moléculas; Calor: é a troca de energia causada exclusivamente por uma diferença de temperatura. Imagem: SEE-PE

9 Dilatação Térmica Definição
Em física, dilatação térmica é o nome que se dá ao crescimento das dimensões de um corpo, ocasionado pelo aumento de sua temperatura.

10 Para pensar melhor... Como facilitar a abertura da tampa de um vidro de azeitonas ? A tampa de metal e o vidro sofrerão alterações quando aquecidas? Como esse fenômeno pode ser explicado fisicamente?

11 Você já observou os trilhos em uma estrada de ferro?
Imagem: Powerkites16 / / Public Domain.

12 Os fios de telefone ou luz, expostos ao Sol, variam suas temperaturas, fazendo com que o fio se estenda de um comprimento inicial (Lo) para um comprimento final (L), aumentando assim sua curvatura. Imagem: Hugh Venables / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic.

13 Dilatação dos Gases Os gases têm ainda mais facilidade de absorver calor que os líquidos. Por isso, são substâncias comumente utilizadas em experimentos termodinâmicos. Para que os balões possam levantar voo, por exemplo, o gás que preenche o seu conteúdo deve ser aquecido. A expansão volumétrica é tão intensa, que a densidade do gás dentro do balão torna-se menor que a densidade do ar da atmosfera, fazendo com que o balão comece a flutuar. Imagem: Joedeshon / Creative Commons Attribution 2.5 Generic.

14 Objetivo: explicitar o conceito de dilatação dos líquidos e gases;
ATIVIDADE Objetivo: explicitar o conceito de dilatação dos líquidos e gases;  Material: 2 recipientes de vidro, 2 bolas de encher, um Becker com água quente e outro com água fria. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

15 Procedimentos: prenda as bolas de encher na borda dos recipientes de vidro. Coloque um deles na água quente e o outro na água fria; observe o fenômeno termodinâmico e explique as causas do ocorrido.

16 Principais Estados da Matéria
Sólido Forma rígida; Arranjo compacto, ordenado; Volume definido; Movimento molecular restrito. Líquido Forma indefinida; Arranjo desordenado; Volume definido; Partículas movem-se umas entre as outras. Gás Forma indefinida; Arranjo totalmente desordenado; Volume indefinido; Partículas livres para se moverem.

17 Temperatura: Noção intuitiva
Grandeza física que indica o estado (grau de agitação) das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico. T1 T2 T1 > T2 T contato T1 > Teq > T2

18 Calor (uma definição):
Calor e sua propagação Calor (uma definição): “Calor é a energia térmica em trânsito, devido a uma diferença de temperatura entre os corpos”. Há transferência líquida de calor, espontaneamente, do corpo mais quente para o corpo mais frio.

19 Unidades de medida de calor
caloria – cal Joule – J British thermal unit – Btu O Btu é a quantidade de calor pra elevar 1 lb de água de 63°F para 64°F. Joule - unidade adotada pelo SI para energia. A caloria é definida como a quantidade de calor necessária para se elevar de 14,5°C para 15,5°C uma quantidade de 1g de água.

20 Convenção para a Troca de calor
calor recebido calor retirado Q > 0 Q < 0

21 Troca de Calor Corpos em desequilíbrio térmico trocam calor para alcançar o equilíbrio. Em um sistema isolado, a quantidade total de calor trocado entre os corpos é nula, ou seja, o calor total recebido pelos corpos mais frios é igual ao calor total retirado dos corpos mais quentes. ... 3 2 1 = + n Q

22 Transferência de calor:
Termodinâmica: Estuda as interações (trocas de energia) entre um sistema e suas vizinhanças. Transferência de calor: Indica como ocorre e qual a velocidade com que o calor é transportado.

23 Calor sensível Q = C DT = m c DT
Quando o calor é utilizado pela substância apenas para variar sua temperatura, sem alterar seu estado físico. Ex.: aquecimento da água numa panela antes da fervura. Q = C DT = m c DT Q = quantidade de calor trocado [J, cal, kcal, BTU etc]; C = capacidade calorífica do corpo [J/ºC]; m = massa do corpo [g, kg]; c = calor específico da substância [J/(kg ºC)]; T = variação da temperatura (Tfinal - Tinicial) [K, ºC].

24 Calor específico e capacidade calorífica
H2O Barra de ferro Calores específicos (a 25ºC e 1 atm) [J/(kg ºC]: H2O = 4200; Gelo (0ºC) =2040 Etanol = 2400; Alumínio = 900; Cobre = 390; Latão = 380; Ferro = 450; Vidro = 840.

25 Valores de c (25ºC e 1 atm) Calor Específico Calor Específico Molar
Substância cal/(g.K) J/(kg.K) J/(mol.K) Sólidos Elementares Chumbo Tungstênio Prata Cobre Alumínio 0,0305 0,0321 0,0564 0,0923 0,215 128 134 236 386 900 26,5 24,8 25,5 24,5 24,4 Outros Sólidos Latão Granito Vidro Gelo ( - 10°C) 0,092 0,19 0,20 0,530 380 790 84 2.220 Líquidos Mercúrio Álcool etílico Água do mar Água doce 0,033 0,58 0,93 1,00 140 2.430 3.900 4.190 Fonte: Halliday

26 Calor Latente Quando o calor trocado é utilizado pela substância para mudar de estado físico, sem variação de temperatura e sob pressão constante, ele é chamado de calor latente. Ex.: fornecimento de calor à água fervente. VAPORIZAÇÃO

27 Processos de Transferência de Calor
Condução Convecção Radiação térmica Convecção Radiação térmica Condução

28 Condução Transferência de energia de partículas mais energéticas para partículas menos energéticas por contato direto. Necessita obrigatoriamente de meio material para se propagar. Característico de meios estacionários. Fonte:

29 Condução de Calor

30 Condução Calor Condução de calor ao longo de uma barra. Condução de calor ao longo de gás confinado. T1 > T2 A transmissão de calor ocorre, partícula a partícula, somente através da agitação molecular e dos choques entre as moléculas do meio.

31 Condução - Aplicações e conseqüências
Conforto térmico corporal; Seleção de materiais para empregos específicos na indústria (condutores e isolantes). Por que os iglus são feitos de gelo? k (gelo a 0ºC) = 1,88 W/(m ºC) cp (gelo a 0ºC) = 2040 J/(kg ºC)

32 Convecção Transmissão através da agitação molecular e do movimento do próprio meio ou de partes deste meio; Movimento de partículas mais energéticas por entre partículas menos energéticas; É o transporte de calor típico dos meios fluidos. Fonte:

33 Convecção natural e forçada
Na convecção natural, ou livre, o escoamento do fluido é induzido por forças de empuxo, que vem de diferenças de densidade causadas por variação de temperatura do fluido. Transporte natural de fluidos Convecção natural

34 Convecção natural e forçada
Na convecção forçada o fluido é forçado a circular sobre a superfície por meios externos, como uma bomba, um ventilador, ventos atmosféricos. Convecção forçada Transporte forçado de fluidos

35 Convecção - Aplicações e conseqüências
Conforto ambiental; Refrigeração de circuitos elétricos.

36 Irradiação ou radiação térmica
- Toda a matéria que se encontra a uma temperatura acima do Zero Absoluto (0 K) irradia energia térmica. Não necessita de meio material para ocorrer, pois a energia é transportada por meio de ondas eletromagnéticas. É mais eficiente quando ocorre no vácuo.

37 Radiação Térmica ou Irradiação

38 Transmissão de calor por Radiação
Lei dos Intercâmbios: Todo bom absorvedor é um bom emissor de radiação térmica e todo bom refletor é um mau emissor de radiação térmica. Corpo negro é também o emissor ideal de radiação térmica (radiador ideal)!!!! Corpos Escuros: bons absorvedores e emissores de radiação térmica. Ex.: fuligem (a =  = 0,94). Corpos claros e polidos: maus absorvedores e emissores de radiação térmica. Ex.: prata polida (a =  = 0,02).

39 Radiação Térmica - Aplicações
Fonte alternativa de energia; Previsões meteorológicas baseiam-se nas emissões de infra-vermelho provenientes da terra.

40 Processos de Transferência de Calor
Os diferentes mecanismos de troca térmica ocorrem simultaneamente nas mais diversas situações. Trocador de Calor

41 BONS ESTUDOS!!!!!! E ABRAÇO A TODOS MARCELO ALANO