Temperatura e Calor Aula 1 Allan Calderon

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1 Temperatura e Calor Aula 1 Allan Calderon

2 Introdução Século XVII => fogo era um dos elementos básicos da natureza (ar, terra, água e fogo); Século XVIII => idéia de flogístico (Georg E. Stahl), substância que os corpos ganhavam a ser aquecidos e perdiam ao ser resfriados; Século XIX => idéia de calor proposta por Lavoisier e Rumford Lavoisier propôs calorífico, substância fluída e invisível grande quantidade em corpos quentes e pequenas em corpos frios. Corpos que entram em contato trocavam esta substância e entravam em equilíbrio. Benjamim Thompsom conde Rumford baseou-se no trabalho mecânico do atrito para na explicar a troca de calor. Joule ( ) propôs de maneira clara que o calor é uma forma de energia. Século XX transformar energia térmica em elétrica. Motores a combustão Usinas Termoelétrica

3 Lei ZERO da Termodinâmica Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre si.

4 Lei ZERO da Termodinâmica Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre si. Dois corpos, com temperaturas diferentes, são colocados em contato em um ambiente isolado, depois de algum tempo eles estão na mesma temperatura.

5 Escalas Trigonométricas Necessidade de quantificar quente e frio Termômetro. Termômetros de mercúrio marcam a temperatura utilizando o conceito de variação do volume dos corpos. Porque os móveis estalam a noite? Expansão dos corpos com a variação da temperatura do ambiente. O período noturno é mais frio que os outros períodos do dia. Com isso, o volume (tamanho) dos corpos (TV, móveis, etc.) se expandem com o calor e diminuem com o frio, causando os estalos. As escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin.

6 Estados físicos da matéria e transformações Fusão SÓLIDO Vaporização LÍQUIDO Solidificação GASOSO Liquefação (Condensação) SUBLIMAÇÃO

7 Escalas Celcius Construída em 1742 por Anders Celsius ( ), Adota o ponto de fusão do gelo o valor 0 (zero) e o ponto de ebulição, sob pressão normal, o valor de 100 (cem). O intervalo entre os pontos de fusão e ebulição são divididas em cem partes iguais. Sua unidade de medida é grau Celcius (ºC); Fahrenheit Construída em 1727 por Daniel Fahrenheit ( ), O ponto de fusão tem o valor de 32 e o de ebulição tem o valor de 212. Assim, o intervalo entre o ponto de ebulição e fusão é 180 unidades. Onde a unidade de medida é grau Fahrenheit(ºF). Kelvin Lord Kelvin estabeleceu em 1848 a escala absoluta de temperatura, como é conhecida a escala Kelvin. Kelvin percebeu que mantendo-se o Volume constante de um gás, o pressão diminuía de 1/273 do valor inicial para a variação de -1ºC (de 0ºC para -1ºC). Assim, concluiu-se que se um gás sofresse uma redução de temperatura de 0ºC até -273ºC, sua pressão seria reduzida a zero. O ponto de fusão é 273 e o de ebulição é de 373. A unidade de media é Kelvin (K).

8 Escalas Celcius Construída em 1742 por Anders Celsius ( ), Adota o ponto de fusão do gelo o valor 0 (zero) e o ponto de ebulição, sob pressão normal, o valor de 100 (cem). O intervalo entre os pontos de fusão e ebulição são divididas em cem partes iguais. Sua unidade de medida é grau Celcius (ºC); Fahrenheit Construída em 1727 por Daniel Fahrenheit ( ), O ponto de fusão tem o valor de 32 e o de ebulição tem o valor de 212. Assim, o intervalo entre o ponto de ebulição e fusão é 180 unidades. Onde a unidade de medida é grau Fahrenheit(ºF). Kelvin Lord Kelvin estabeleceu em 1848 a escala absoluta de temperatura, como é conhecida a escala Kelvin. Kelvin percebeu que mantendo-se o Volume constante de um gás, o pressão diminuía de 1/273 do valor inicial para a variação de -1ºC (de 0ºC para -1ºC). Assim, concluiu-se que se um gás sofresse uma redução de temperatura de 0ºC até -273ºC, sua pressão seria reduzida a zero. O ponto de fusão é 273 e o de ebulição é de 373. A unidade de media é Kelvin (K). ZERO ABSOLUTO (limite inferior)

9 Zero Absoluto 2 Ele definiu este ponto de pressão nula como a origem de qualquer temperatura, ou seja, o estado de zero absoluto de temperatura. Comparandoo com a escala Celsius, verificou que este ponto zero correspondia a -273,15 ºC. Mais tarde, estudos teóricos baseados na 2ª Lei da Termodinâmica confirmaram a justeza daquele valor; isto é, o zero absoluto encontra-se, de facto, a -273,15 ºC! No entanto, este valor é impossível de ser alcançado, por ser puramente teórico: pressão e volume de um gás seriam nulos a esta temperatura o que corresponderia a uma aniquilação da matéria!! Além disso, nessas condições todas as substâncias encontrar-se-iam já no estado sólido, e não gasoso. A temperatura mais próxima, atingida até ao momento, dista apenas de 1 nk (10-9 K) do zero absoluto. A título de exemplo, o hélio, que é, de todas as substâncias, a que tem pontos de ebulição e de fusão mais baixos, solidifica a 0,95 K. Assim, o valor de -273,15 ºC é denominado zero absoluto teórico. A escala correspondente também é conhecida por temperatura termodinâmica, já que foi confirmado pela 2ª Lei da Termodinâmica.

10 Entendendo Transformação de Escalas

11 Fórmulas Transformação de Escalas Kelvin/Celcius T k = T c T c = T k 273 Variação de Celcius/Kelvin/Fahrenheit ΔT c = ΔT k = 5 9 ΔT F T c 5 = T 32 F 9 Celcius/Fahrenheit T c = 5 () 9 ( T F 32) T F = 9 5 T C + 32

12 Exercícios 1. Determine a temperatura cuja indicação, na escala Fahrenheir, corresponda ao dobro da indicação na escala Celcius. 2. Determine a temperatura cuja indicação, na escala Fahrenheit, supera 100 unidades a indicação na escala Celcius. 3. Uma variação de 1º C corresponde a quanto na escala a) Kelvin b) Fahreheint 4. Uma escala X foi criada atribuindo-se os valores 20ºX e 30ºX aos pontos de gelo e vapor, respectivamente. A temperatura 50ºC corresponde a quanto nesta escala?

13 Exercícios 5. Em um termômetro de mercúrio, o comprimento da coluna de mercúrio é 0,2cm no ponto de gelo e 10,2cm no ponto de vapor. a) Qual a temperatura Celsius quando o comprimento da coluna é de 6,4cm? b) Que comprimento terá a coluna de mercúrio na temperatura de 54ºC? 6. (UEL-PR) Num termômetro de gás e volume constante, a grandeza termométrica é a pressão do gás. Quando esse termômetro é submetido a temperaturas de 20ºC e 80ºC encontram-se, para a pressão do gás, os valores 60mm de Hg e 300mm de Hg, respectivamente. A temperatura, em ºC para a qual esse termômetro indica 180mm de Hg, é? 7. A rela ão entre as escalas X e Y é traduzida pelo gráfico seguinte: Determine a equação de conversão entre as escalar com base em tx e ty.

14 Referências Caderno de exercícios do anglo

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