Equilíbrio térmico. diatérmica. adiabática. (A e B estão em contacto térmico)
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- Rui Gusmão Rocha
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1 Equilíbrio érmico Parede adiabáica exs: asbeso (amiano), felro, polisereno, paredes de uma garrafa ermo. Parede diaérmica ex: folha fina de meal. adiabáica A Todos os valores de, Y são possíveis B Todos os valores de, Y são possíveis A Só ceras combinações de, Y são possíveis B Só ceras combinações de, Y são possíveis diaérmica (A e B esão em conaco érmico) EQUILÍBRIO TÉRMICO força generalizada (ex: pressão, fem,ensão) Y deslocameno generalizado (ex: volume, carga elécrica, comprimeno) dy em dimensões de energia (as variáveis e Y dizem-se conjugadas) Relação de equilíbrio érmico: o sisema A esá em equilíbrio érmico com o sisema B se, esando os sisemas em conaco érmico, não ocorre aleração das variáveis de esado de nenhum dos sisemas.
2 Princípio Zero C C A B A B Dois sisemas (A e B) em equilíbrio érmico com um erceiro sisema (C) esão ambém em equilíbrio érmico um com o ouro. Iso é, verifica-se a propriedade ransiiva da relação de equilíbrio érmico. A emperaura é a propriedade que é comum a sisemas que se enconram em equilíbrio érmico (mesma classe de equivalência).
3 C C A B A B isoérmicas correspondenes Y A Y B Y C I I II III A II III B III II I C
4 Termómeros e escala empírica de emperauras Termómero sisema ermodinâmico com uma propriedade de esado, fácilmene mensurável, que varia com a emperaura. É a propriedade ermomérica. Termómeros mercúrio álcool fio de plaina gás Propriedade ermomérica alura da coluna de líquido alura da coluna de líquido resisência elécrica pressão Definição de uma escala empírica de emperauras: () (Y consane)
5 Pono fixo esado de equilíbrio fácilmene reproduível de um cero sisema ermodinâmico. pono de gelo: esado em que o gelo puro coexise em equilíbrio ermodinâmico com água saurada de ar à pressão amosférica normal. pono de vapor: esado de equilíbrio enre água e vapor à pressão amosférica normal. pono riplo da água: esado de equilíbrio enre gelo, água e vapor de água. condições PT padrão ou condições PTN: 0ºC; P am
6 Escalas empíricas esabelecidas a parir de um só pono fixo (normalmene, o pono riplo da água): 3 3 a ; Se 3 73,6 graus; ( ) 73,6 3 a 73,6 3 Vaso para ober o pono riplo da água
7 Escalas empíricas esabelecidas a parir de dois ponos fixos (normalmene, os ponos de gelo e de vapor): Se 00; a a 00 + b; ; b 00 0 As escalas dizem-se cenígradas ou cenesimais se se arbirar 00. Em geral, escalas definidas a parir de diferenes propriedades ermoméricas, não coincidem no valor da emperaura empírica aribuida a um deerminado esado ermodinâmico de um sisema, que não seja um dos ponos fixos escolhidos.
8 Tipos de ermómeros Termómero de líquido (e.g. mercúrio, líquido de 40ºC a 357ºC; álcool, líquido de 4ºC a 79ºC) V π r h V π r h h Deve-se minimizar r (raio do capilar) Coeficiene α de dilaação do líquido ão grande quano possível Água não é aconselhável (variação não monóona de com a emperaura)
9 Tipos de ermómeros Termómero de resisência: meais (e.g. plaina); R aumena com T; aplicação indusrial semiconduores Termisors (e.g. germânio dopado com arsénio); R diminui quando T aumena; aplicação na elecrónica Elevada precisão de ~-00ºC a ~000ºC
10 Tipos de ermómeros Termopar (efeio de Seebeck: exise uma d.d.p. enre as exremidades de um fio conduor quando esas esão a emperauras diferenes (efeio ermoelécrico)) e.g, junção ferro/consanan Havendo uma junção de fios de meais diferenes, como cada um deles apresena uma d.d.p. diferene ao longo do comprimeno do fio, as exremidades livres esarão a poenciais diferenes. Essa d.d.p. é ano maior quano maior a emperaura da junção. Ceras combinações de meais produzem uma maior d.d.p. enre as exremidades livres para uma dada emperaura da junção.
11 Tipos de ermómeros Termopar Baraos Larga gama de variação da emperaura Aingem rápidamene o equilíbrio érmico
12 Tipos de ermómeros Pirómero de radiação (odos os corpos com emperaura superior a 0K emiem energia sob a forma de radiação elecromagnéica) A energia oal radiada, bem assim como o especro de emissão, variam em função da emperaura. Disribuição de Planck para a radiação do corpo negro u( λ, T ) 5 / λ k T e hc λ B u(λ,t) dλ é a energia radiada por unidade de volume, na gama de comprimenos de onda enre λ e λ+dλ.
13 Tipos de ermómeros Pirómero de radiação Lei do Deslocameno de Wien λ max,898 0 T ( K) 3 ( m) Sisemas disanes (Asrofísica) ou muio quenes (fornos indusriais) (consular por ex. hp://
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