Manómetro de mercúrio (P-P atm = ρ Hg g h) (ρ Hg )

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1 ipos de termómetros ermómetro de gás a volume constante (a propriedade termométrica é a pressão do gás Manómetro de mercúrio (P-P atm ρ Hg g h h (ρ Hg Comportamento tende a ser universal (independente do tipo de gás para pressões sucessivamente mais baixas De utilização pouco prática.

2 Escalas empíricas Escalas Kelvin empíricas (1 ponto fixo, arbitrando t 27,16 graus t t X X ermómetro de resistência de platina ermopar t ( R 27,16 R R ε t( ε 27,16 ε ( graus ( graus ermómetro de gás t ( P 27,16 P P ( graus

3 emperatura termodinâmica ou absoluta t vapor (graus ( P 27,16 P lim P 0 P V P (torr A escala de temperatura dos gases ideais (independente do tipo de gás identifica-se com a escala Kelvin de temperaturas absolutas, na região de temperaturas em que o termómetro de gás pode ser utilizado: ( K Kelvin (K: 1/27,16 da temperatura absoluta do ponto triplo da água

4 Escala Celsius: t (º C ( K 27, 15 Escala Fahrenheit: t (º F 1,8 ( K 459, 67 Exemplo:

5 Escala Prática Internacional de emperatura (EPI-90: ermómetros de gás são de utilização pouco prática Calibração de outros termómetros em termos da escala dos gases ideais 0,65 a 5,0 K,0 a 24,5561 K Relação pressão de vapor temperatura para isótopos de He ermómetro de gás a volume constante usando He 1,80 a 124,9 K ermómetro de resistência de platina > 124,9 K Lei de Planck de radiação do corpo negro

6 Equações de estado (ou eqs. de estado térmicas Fornecem a relação, no equilíbrio, entre a temperatura (, a força generalizada (X que se exerce sobre o sistema e o deslocamento generalizado (Y com que este responde. X força generalizada (ex: pressão, fem,tensão Y deslocamento generalizado (ex: volume, carga eléctrica, comprimento X dy tem dimensões de energia (as variáveis X e Y dizem-se conjugadas Fio ou barra de metal sob tensão Γ Γ L0 1 α YA L ( f ( Γ, L, 0 L 0 Γ tensão sobre a barra L comprimento da barra Y módulo de Young α coef. de dilatação linear

7 Substância paramagnética g ( B, M, 0 M C C B Lei de Curie (B/ «1 M momento magnético B campo magnético aplicado CC constante de Curie Interface de um líquido puro em equilíbrio com o seu vapor c σ σ 0 c 0 Σ σ F l σ tensão superficial c temperatura crítica

8 Célula electrolítica (, Z, 0 g ε Zn CuSO4 Cu ZnSO4 Cristais de CuSO4 Cristais de ZnSO4 ( t 20º β ( t 20º 2 γ ( 20 ε ε t 20 α º ε força electromotriz da célula Z carga da célula t-27,15 temperatura Celsius α, β, γ constantes Z n j F Z variação de carga da célula n nº de moles de Cu depositadas j valência do Cu (2 F constante de Faraday (96,485C/mole de electrões

9 Equação de estado de um gás ideal V 1 v (m / mol volume molar n ρ R 1 1 8,14510 JK mol Pv Gases reais: lim P 0 Pv R R const. molar dos gases ideais Gás ideal (ou gás perfeito: Pv R PV nr Eq. de estado do gás perfeito

10 Superfície Pv para um gás ideal Cada estado de equilíbrio de um gás ideal é representado por um ponto na sua superfície Pv e cada ponto na superfície representa um estado de equilíbrio possível. Um processo quase-estático é representado por uma linha sobre a superfície Pv. Processo isotérmico Processo isocórico Processo isobárico Leis de Gay-Lussac: P const. v const. (rectas Lei de Boyle-Mariotte: Pv const. (hipérboles equiláteras

11 Equação de estado de um gás de van der Waals a P v ( v b R 2 Eq. de van der Waals (as constantes a e b variam com o tipo de gás volume finito das moléculas volume disponível para o mov. das molec. v b P(v-b R forças intermoleculares P R/(v-b - δp, com δp a/v2 F v Na colisão das moléculas do gás com qualquer superfície, as forças atractivas das moléculas não estão contrabalançadas e têm por efeito diminuir a velocidade de colisão. O termo que se adiciona à pressão tem por efeito restabelecer o valor que existiria na ausência de forças atractivas.

12 Eq. de van der Waals Eq. cúbica no volume molar: Pv 2 ( Pb R v av ab 0 Para um dado valor de P: < c : raízes reais, diferentes c : raízes reais, iguais > c : 1 raiz real Líquido Ponto crítico Gás Vapor O ponto crítico é um ponto de inflexão da isotérmica crítica: 2 P 2 V c é a temperatura crítica, a temperatura da isotérmica a que ocorre o ponto crítico. As outras coordenadas termodinâmicas do ponto crítico são a pressão crítica e o volume crítico. Quanto maior > c, mais as isotérmicas se aproximam de hipérboles equiláteras (gás ideal. A designação de gás aplica-se normalmente à fase de vapor quando a temperatura é superior à temperatura crítica. Representa qualitativamente o comportamento de uma substância real nas regiões de gás, g vapor e líquido l (mas não na região de equilíbrio entre as fases de líquido l e de vapor... P V c c 0

13 Equação de estado de um gás real B(, C(, D(,... coeficientes do virial... ( ( ( 1 2 v D v C v B R Pv Eq. do virial Gás ideal B(C(D(...0 Gás de van der Waals Λ 2 ( ( ( b D b C R a b B Série do binómio (a aplicar a (1-b/v -1 ( ; < < x x x x x x