Física do Calor Licenciatura: 3ª Aula (12/08/2015)

Transcrição

1 Física do alor Licenciatura: ª Aula (12/8/215) Prof. Alvaro annucci ios, na últia aula: * Dilatação Térica Linear: T ; coeficiente de dilatação térica ( 1 ) * Dilatação superficial e voluétrica: A 2 A T ; No caso de líquidos: T ; liquidos T Assi, estando o líquido contido pelo volue (interno) de u recipiente durante o aqueciento T os dois sofrerão dilatação, as a ua taxa diferente. De fora que o volue final, efetivo, do líquido, após ua variação de teperatura T liquido liquido efetivo ( ) T ; sendo ( ) o coeficiente de dilatação aparente do liquido solidos, será: Quantidade de or cedido/recebido por u sistea após sofrer ua variação de teperatura T será : Q c T ; c or especifico e. Lebrando aora aluas definições: i) 1ol quantidade de atéria a que conté 2 NA 6,22 1 átoos ou oléculas. núero de Avorado ii) assa olar ou assa olecular ( ) que ( ) ( ) ( N ). A assa de 1 olécula assa de 1 ol da substância, de fora De fora que o núero de ols (n) de ua aostra que conté N oléculas e que possui assa total, será: n N N A N N A Da experiência realizada, na qual aqueceos u clipes e u bloco etálico co u açarico, vios a conveniência de definir a capacidade térica de u corpo, coo caracterizando ua inércia térica do corpo para peritir que a sua teperatura varie (frente a ua troca de or): Q T ; c

2 1 oo observaos, T u corpo co rande capacidade térica sinifica que a sua teperatura não variará uito facilente, quando ua certa quantidade de or é fornecida ou extraida. Define-se então u Reservatório Térico coo sendo u sistea co capacidade térica praticaente infinita, de fora que a sua teperatura antê-se inalterada frente a ua troca de or qualquer (o oceano, a atosfera, etc., são bons exeplos de reservatório térico). U terôetro usual, por outro lado deve possuir pequena capacidade térica para que sua teperatura varie ais ou enos rapidaente frente a ua troca de or; e se retinar ou ceder or do sistea que se pretende edir. No caso particular dos ases, observa-se experientalente que frente a ua absorção ou retirada de or do sistea, a variação de teperatura T resultante pode diferir consideravelente, dependendo da pressão ou volue do as ter-se antido constante durante a transforação. Fez-se então necessário definir as randezas alor Específico a Pressão ( c P) e a olue ( c ) onstante nas transforações sofridas pelos ases (ireos tratar deste assunto co ais detalhe posteriorente). udanças de Estado Situação iportante refere-se ao caso e que u sistea recebe ou cede or se que sua teperatura varie. Isto acontece quando o sistea uda de estado (de fase); e a variação de eneria do sistea é então utilizada para reconfiurar as liações oleculares do sistea. Durante o processo de liquefação (fusão) ou de solidificação (áua-elo, por exeplo) tereos: Q LF ; e nos de vaporização e condensação tereos: Q L ; sendo LF e L os ores latentes de fusão/solidificação (no prieiro caso) e de vaporização/condensação (no seundo). alores para a áua: LF 8 e L 59. Ex: E dia uito quente ua pessoa perde,6 de áua por transpiração. Supor que todo este líquido evapore retirando or do corpo da pessoa. Dado que a densidade de áua é aua 1 c, qual a quantidade de or retirada? aua Solução: Q L e Q L ; L 59

3 as: 1 1. c,6 6c então: Q (1 )(6 c )(59 ) Q 2. 2 k ( orías alientícias) c Perceba que e dias de aior uidade a evaporação do suor é dificultada, provocando ua aior sensação térica de or; enquanto que o vento facilita a evaporação das oléculas. Transporte de or São três os processos básicos de transporte de or: 1. Por Radiação (ocorre eso no vácuo: ondas eletroanéticas). 2. Por onvecção (iportante e fluidos: fenôenos da atosfera e oceânicos).. Por ondução (ocorre co corpos sólidos e precisa haver contato). Experientos : I. Laser verde/azul explodindo bexia e incidindo e u radiôetro. II. Lâpada de Lava + experiento co tubos. III. Aqueciento siultâneo de barras (latão, u e Al). aos nos ater ao transporte de or por condução. De experiências coo a das três barras acia, podeos perceber que :

4 1. O or sepre flui da reião onde a teperatura é ais elevada para a outra de enor teperatura (discutireos isto depois sob o enfoque da 2º Lei da terodinâica) 2. A taxa de transporte do or e função do tepo é diretaente proporcional a T e a área A (através da qual o or flui); e é inversaente proporcional ao copriento X, alé de depender do tipo de aterial (K) que copõe o corpo sólido: KA T X. ondutividade Térica do aterial (constante positiva) radiente de teperatura O sinal neativo indica o sentido da propaação do or; de fora que se T T2 T1 (co sinal neativo) ; ostrando que, de fato, o or flui de T 1 para T 2. E eral, os ateriais que são bons condutores elétricos são tabé bons condutores téricos (coo os etais). Por exeplo: 2 9,2 1 k Kcobre 2 Kaluínio 4,9 1 k 2 Klatao 2, 1 k 5 Kadeira 2 1 k 6 Kar 5,7 1 k s.. s.. s.. s.. s.. (coo a constante de condutividade térica de adeira é uito enor que as dos etais, o contato das ãos nos dá a ipressão da adeira ser "ais quente") Ex: ua barra de cobre ( K X k s.. 2 cobre 9,2 1 ) co diâetro d = 4c e copriento = 25 c, te as suas extreidades antidas a 25 e a téricos. Qual a assa de elo que se conseue derreter e 1 inuto? através de dois reservatórios

5 Solução: KA T X ; sendo que T T2 T d,4 A 1, X,25 2 ( 9, 21 2 k s.. )(1, ),25 k,116 s ou seja: 116 e 1 inuto (6 s) teos: Qtransportado s aora, coo Q elolf 6.96 ( elo )(8 ) eloderretido 87