Calor e Termodinâmica Professor: Manoel Inácio 1º Semestre 2018.

Apresentação em tema: "Calor e Termodinâmica Professor: Manoel Inácio 1º Semestre 2018."— Transcrição da apresentação:

1 Calor e Termodinâmica Professor: Manoel Inácio E-mail: manoel.inacio.reis@gmail.commanoel.inacio.reis@gmail.com 1º Semestre 2018

2 Grandezas básicas Temperatura (T), Pressão (p), Volume (V), Energia interna (E int ), Calor (Q) e Entropia (S). Máquinas térmicas Termodinâmica Física 2 Professor: Manoel Inácio É a parte da Física que estuda as transformações entre calor e trabalho

3 Termologia Física 2 Professor: Manoel Inácio No final deste capítulo saberemos responder as perguntas abaixo: 1)O que ocorre dentro de um termômetro? 2)Por que usamos material refratário na cozinha e em laboratórios químicos? 3)Por que está errado dizer “Estou com calor!” 4)Por que existe o efeito estufa e a inversão térmica? 5)Por que na praia, em um dia de sol, a areia esquenta e esfria mais rápido do que a água? 6)Por que a brisa da praia muda de sentido do dia para a noite?

4 O que é Temperatura: Física 2 Professor: Manoel Inácio É uma medida do nível de agitação térmica das partículas ou medida do nível de energia térmica, por partícula de um corpo, ou sistema física Se dois corpos estão com a mesma agitação térmica, estão com a mesma temperatura, e se estiverem com agitações térmicas distintas, estão com temperaturas distintas.

5 Princípio Zero da termodinâmica Física 2 Professor: Manoel Inácio Se dois corpos A e B estão com equilíbrio térmico com um terceiro corpo C então A e B também estão em *equilíbrio térmico entre si * Equilíbrio térmico são quando dois ou mais corpos estão com a mesma temperatura

6 Como se mede a temperatura de um corpo? Física 2 Professor: Manoel Inácio ESCALAS DE TEMPERATURA. Kelvin, Celsius e Fahrenheit Equação de Conversão

7 Conhecendo um pouco mais sobre os termômetros clínicos Física 2 Professor: Manoel Inácio A propriedade termométrica é a altura da coluna de líquido num tubo capilar e utiliza-se mercúrio pois: a)Se dilata uniformemente com a temperatura. Estado líquido varia de -38° C a 360°C b) Pode ser obtido em excelente estado de pureza c) É opaco e tem cor contrastante com a do vidro, o que ajuda na leitura. d) Não “molha” o vidro, ou seja, não deixa resíduos aderentes ao vidro.

8 Além do usual termômetro de Mercúrio, temos também: Física 2 Professor: Manoel Inácio Termômetro Digital Clínico Termômetro Digital Clínico de Ouvido Termômetro Digital Clínico de Testa

9 Exercícios Física 2 Professor: Manoel Inácio 01) Quando dois corpos, de materiais diferentes e massas iguais, estão em equilíbrio térmico podemos afirmar que: a) ambos possuem a mesma capacidade térmica; b) ambos possuem a mesmo calor específico; c) ambos possuem a mesma temperatura; d) ambos possuem a mesma variação térmica; e) ambos possuem a mesma quantidade de calor.

10 Exercícios Física 2 Professor: Manoel Inácio 02) Uma escala de temperatura arbitrária X se relaciona com a escala Celsius de acordo com o gráfico abaixo. Na escala X as temperaturas de fusão do gelo e ebulição da água, sob pressão normal, valem, respectivamente, a)– 40 e 60 b)40 e 100 c) 40 e 120 d) 0 e 80 e) 0 e 100

11 Exercícios Física 2 Professor: Manoel Inácio 03) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60ºC. Qual o valor dessa diferença na escala Fahrenheit? a) 33ºF b) 60ºF c) 92ºF d) 108ºF e) 140ºF

12 Exercícios Física 2 Professor: Manoel Inácio 04) Num termômetro de mercúrio, a grandeza termométrica (altura da coluna de Hg) assume os valores de 5,0 cm e 30 cm nos pontos de gelo e de vapor, respectivamente. Determinar: a) A equação termométrica deste termômetro para a escala celsius b) A temperatura do éter em ebulição sabendo que, quando o termômetro nele foi colocado, a altura da coluna assumiu o valor 14 cm no equilíbrio térmico.

13 Dilatação dos sólidos Física 2 Professor: Manoel Inácio a) DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR (Comprimento – em uma direção). L0L0 L LL

14 Física 2 Professor: Manoel Inácio  coeficiente de dilatação linear Material  em ºC -1 alumínio aço cobre vidro comum vidro pirex 23.10 -6 12.10 -6 17.10 -6 9.10 -6 3.10 -6

15 Física 2 Professor: Manoel Inácio cte L  L0L0 L

16 Física 2 Professor: Manoel Inácio Dilatação Linear no dia-a-dia

17 Física 2 Professor: Manoel Inácio b) DILATAÇÃO TÉRMICA SUPERFICIAL (Área – em duas dimensões). A0A0 A   coeficiente de dilatação superficial  = 2 

18 Física 2 Professor: Manoel Inácio Dilatação superficial no dia-a-dia

19 Física 2 Professor: Manoel Inácio c) DILATAÇÃO TÉRMICA VOLUMÉTRICA (Volume – em três dimensões).   coeficiente de dilatação volumétrica  = 3  V0V0 V

20 Física 2 Professor: Manoel Inácio Dilatação volumétrica no dia-a-dia

21 Física 2 Professor: Manoel Inácio Dilatação de corpo oco ou com furo Todo corpo oco (ou dotado de furo ou rachadura) ao se dilatar, comporta-se como se fosse maciço.

22 Física 2 Professor: Manoel Inácio Dilatação dos Líquidos

23 Física 2 Professor: Manoel Inácio Comportamento Anômalo da água De um modo geral os líquidos se dilatam ao aumentar a temperatura, porém no caso da água, ela sofre contração de volume quando sua temperatura aumenta no intervalo de 0°C a 4º C Densidade máxima

24 Física 2 Professor: Manoel Inácio Vantagens do comportamento anômalo da água Devido este comportamento anômalo da água, em um forte inverno, é possível manter a fauna e a flora no fundo do lago ou mar a 4ºC

25 Exercícios Física 2 Professor: Manoel Inácio 1) O comprimento de uma barra de alumínio é 100 cm a 0ºC. Dado o coeficiente de dilatação linear do alumínio 2,4.10 –5 ºC –1, suposto constante, o comprimento da barra a 70ºC será: a)100,168 cm b)100,240 cm c)100,060 cm d)100,680 cm e)100,200 cm

26 Exercícios Física 2 Professor: Manoel Inácio 2) Uma chapa metálica tem um orifício circular, como mostra a figura, e está a uma temperatura de 10ºC. A chapa é aquecida até uma temperatura de 50ºC. Enquanto ocorre o aquecimento, o diâmetro do orifício: a) aumenta continuamente; b) diminui continuamente; c) permanece inalterado; d) aumenta e depois diminui; e) diminui e depois aumenta.

27 Exercícios Física 2 Professor: Manoel Inácio 3) Sobre o fenômeno físico da dilatação térmica, assinale o que for correto. 01. Um relógio de pêndulo atrasa quando sofre um aumento de temperatura. 02. Os corpos ocos se dilatam de forma diferente da dos corpos maciços. 04. Uma lâmina bimetálica, quando aquecida, curva-se para o lado da lâmina de menor coeficiente de dilatação linear. 08. O coeficiente de dilatação superficial é igual a duas vezes o coeficiente de dilatação linear. 16. De 0ºC a 4ºC, a água diminui de volume e, consequentemente, sua densidade aumenta. Dê, como resposta, a soma das alternativas corretas.

28 Exercícios Física 2 Professor: Manoel Inácio 4) A figura mostra uma ponte apoiada sobre dois pilares feitos de materiais diferentes. Como se vê, o pilar mais longo, de comprimento L 1 = 40 m, possui coeficiente de dilatação linear α = 18. 10 -6 °C -1.O pilar mais curto tem comprimento L 2 = 30 m. Para que a ponte permaneça sempre na horizontal, determine o coeficiente linear do material do segundo pilar.