2.1 Breve história da termodinâmica

Documentos relacionados
Linguagem da Termodinâmica

Sistemas termodinâmicos

Professor Marco Antonio

A termodinâmica estuda os fenómenos térmicos.

Temperatura e equilíbrio térmico

1.3.2 Temperatura, equilíbrio térmico e escalas de temperatura

Termodinâmica e Sistemas Térmicos. Prof. M.Sc. Guilherme Schünemann

Profa. Dra. Ana Maria Pereira Neto

Conceitos Fundamentais

CAPITULO 2 A Primeira lei da termodinâmica

ESTO Termodinâmica Aplicada I

Índice de figuras. Figura 1 - Diferentes escalas de temperatura...4

Introdução à Termodinâmica

Termodina ˆmica. Wagner Maciel Castilho. Anhanguera - Indaiatuba

Capitulo-4 Calor e Temperatura

Física Geral e Experimental II Engenharia Ambiental e de Produção. Prof. Dr. Aparecido Edilson Morcelli

Sistemas termodinâmicos

2. Conceitos e Definições

Disciplina : Termodinâmica. Aula 1

Professora : Elisângela Moraes

Termometria. Temperatura

Física. Escalas Termométricas. Termometria. Augusto Melo

TERMODINÂMICA. Prof. Otávio Castellani

ESCOLA ESTADUAL DE ENSINO MÉDIO DEMÉTRIO RIBEIRO TERMOMETRIA. Física 2º ano Prof. Thales F. Machado

BC0205. Fenômenos Térmicos Gustavo M. Dalpian Terceiro Trimestre/2009. Aula 2 Dalpian

ENERGIA INTERNA, CALOR, TEMPERATURA...

FÍSICA. Termologia. Temperatura e Escalas Termométricas. Prof. Luciano Fontes

3.1 Mecanismos de transferência de energia sob a forma de calor

CELSIUS, TEMPERATURA E CALOR PARTE 1. CONTEÚDOS Equilíbrio térmico Temperatura Escalar termométricas

TEMPERATURA, CALOR E A PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA

Note que, no Sistema Internacional de Unidades (SI) o calor é medido em calorias (cal) ou joules (J).

Descrição Macroscópica de um Gás ideal

Termodinâmica. Prof.: POMPEU

Prof. Paulo Henrique Muel er Biologia e Ciências Naturais TERMOLOGIA

Unidade A: Introdução À Termologia Capítulo 1: Conceitos fundamentais de termologia Controlar as variações de temperatura no ambiente onde vivem é

ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS

TEMPERATURA E ESCALAS TERMOMÉTRICAS - TEORIA

Termodinâmica e Estrutura da Matéria

QUESTÕES GERAIS DE FÍSICA TÉRMICA

Física II FEP 112 ( ) 1º Semestre de Instituto de Física - Universidade de São Paulo. Professor: Valdir Guimarães

Fisica do Calor ( ) Prof. Adriano Mesquita Alencar Dep. Física Geral Instituto de Física da USP A01. Introdução

Termologia: Termometria

INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL. Prof. Eduardo Calsan. Polímeros/Engenharias

Física e Química A 10.º ano

1ª Aula do cap. 19 Termologia

FÍSICA TÉRMICA. Prof. Neemias Alves de Lima Instituto de Pesquisa em Ciência dos Materiais Universidade Federal do Vale do São Francisco 1

TERMODINÂMICA. Radiação Solar. Anjo Albuquerque

Termodinâmica. Lucy V. C. Assali

SUMÁRIO FÍSICA TEMPERATURA E CALOR 3 CELSIUS E FAHRENHEIT 5 KELVIN E CELSIUS 6 EXERCÍCIOS DE COMBATE 8 GABARITO 13

Termologia. Prof. Raphael Carvalho

Elementos de Termodinâmica

Temperatura Calor Transmissão de calor 1 a Lei da Termodinâmica

Termometria. Ao entrarmos em contato com um corpo, através do nosso tato, temos uma sensação subjetiva de seu estado térmico (quente, morno, frio).

Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Termodinâmica. Conceitos Fundamentais. v. 1.0

TERMODINÂMICA QUÍMICA

Capítulo 21 Temperatura

Universidade de Brasília Instituto de Química

Disciplina: Sistemas Térmicos

Cap 18 (8 a edição) Temperatura, Calor e Primeira lei da termodinâmica

A) condensação do vapor de água dissolvido no ar ao encontrar uma superfície à temperatura mais baixa.

CALORIMETRIA E TERMOLOGIA

ANEXO II CONCEITOS RELATIVOS À ENERGIA NA COMBUSTÃO

TERMODINÂMICA APLICADA

Universidade de São Paulo

FÍSICA Bruno Nascimento

Temperatura. Escalas de Temperatura. Aula 8 Termodinâmica por Luiz Otávio Limurci. Lei zero da termodinâmica. Conversão de Temperaturas

C m Q C T T 1 > T 2 T 1 T 2. 1 cal = 4,184 J (14,5 o C p/ 15,5 o C) 1 Btu = 252 cal = 1,054 kj

Aula 01. Me. Leandro B. Holanda, 1. Definições e conceitos fundamentais. Calor

GERAL. Unidade 1. Princípios. Elementares

1ª QUESTÃO Valor 1,0 = 1. Dados: índice de refração do ar: n 2. massa específica da cortiça: 200 kg/m 3. 1 of :36

LABORATÓRIO DE FÍSICA A PARA A ESCOLA POLITÉCNICA. Nome: nº USP: Turma: Nome: nº USP: Turma: Nome: nº USP: Turma: Data Professor(a)

Termodinâmica Calor Movimento

TERMODINÂMICA. Radiação Solar. Anjo Albuquerque

UFABC Fenômenos Térmicos Prof. Germán Lugones. Aula 3: lei zero da Termodinâmica; expansão térmica

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia

Uma Escola Pensando em Você Aluno(a): nº Série: 2 col C Disciplina: Física. Ensino: Médio Professor: Renato Data:, de 2010

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

Conceitos primordiais da Termodinâmica

O sistema A é posto em contato térmico com T até atingir o equilíbrio térmico.

Universidade Federal Rural do Semiárido - UFERSA

Instrumentação Eletroeletrônica AULA 6. Prof. Afrânio Ornelas Ruas Vilela

Termodinâmica. Lucy V. C. Assali

TEXTOS DE APOIO À DISCIPLINA DE QUÍMICA II. Ana Margarida Martins, 2015/16

Transferência de Calor

Fenômenos Térmicos : primeiro conjunto de problemas

Unidade I. Aula 1.2 Conteúdo. Termologia, Vida e Ambiente

Turma: 2301 Turno: Manhã Professor: Douglas Baroni

Prof. Renato M. Pugliese. EME Prof. Vicente Bastos SESI Vila Carrão - CE379. Física 2º ano Aula 1. Apresentação

2/Mar/2016 Aula 4. 26/Fev/2016 Aula 3

CALORIMETRIA Calor. CALORIMETRIA Potência ou Fluxo de Calor

O QUE É TERMOMETRIA E TEMPERATURA??

TERMOLOGIA (TERMO = calor, LOGIA = estudo)

ELEMENTOS DE TERMODINÂMICA

Temperatura, Calor e a Primeira Lei da Termodinâmica

Física Experimental - Termodinâmica - Conjunto para termodinâmica - EQ054

Termodinâmica e Estrutura da Matéria

Temperatura e Calor Aula 1 Allan Calderon

Professor Victor M Lima. Enem Ciências da natureza e suas tecnologias Física Escalas Termométricas

ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS

Transcrição:

2.1 Breve história da termodinâmica TERMODINÂMICA calor força, movimento No início, estudava os processos que permitiam converter calor em trabalho (força e movimento).

2.1 Breve história da termodinâmica Na Grécia Antiga foram construídas pequenas máquinas térmicas. Hero de Alexandria 120 A.C. http://en.wikipedia.org/wiki/hero_of_alexandria http://goo.gl/7hcgeh

2.1 Breve história da termodinâmica O grande desenvolvimento da Termodinâmica ocorreu na Revolução Industrial (séc. XVIII), com as máquinas a vapor. Máquina a vapor de Thomas Newcomen (1705)

http://goo.gl/1l1hje

Termodinâmica à ramo da Física que estuda: Os sistemas macroscópicos em que há transferência e/ou transformação de energia; As propriedades macroscópicas dos sistemas, como a pressão, o volume e a temperatura, de acordo com a Teoria Cinético-Molecular. Esta teoria indica que os corpos são constituídos por partículas (átomos, moléculas e iões) em constante movimento (com energia cinética).

1. Sistemas termodinâmicos 1.1 O que é um sistema termodinâmico Sistema termodinâmico Conjunto de um grande número de partículas, com dimensões macroscópicas (que se podem medir), com uma determinada massa e energia, em que a temperatura pode variar e a energia pode ser transferida na forma de calor. Exemplos: O Sol, um gás ou líquido num recipiente e o movimento de uma esfera de aço ao longo de um plano inclinado com atrito.

Exemplo: líquido num recipiente Energia potencial gravítica, mgh Energia cinética de rotação das pás Energia interna das moléculas de água

1.2 Fronteira de um sistema termodinâmico Fronteira do sistema Superfície fechada (parede) real ou imaginária, que separa o sistema da sua vizinhança. Vizinhança ou ambiente do sistema Zona exterior do sistema com a qual podem ocorrer trocas de energia e/ou de matéria.

Exemplo: Gás num cilindro com uma parede móvel Vizinhança: ar exterior ao recipiente Sistema: gás num recipiente de parede móvel Parede móvel (êmbolo) + Superfície lateral do cilindro + Base do cilindro Fronteira: paredes do recipiente

Fronteira rígida Não permite transferência de energia na forma de trabalho. Fronteira diatérmica Fronteira adiabática Permite transferência de energia na forma de calor. Não permite transferência de energia na forma de calor. Fronteira permeável Permite transferência de matéria. Fronteira impermeável Não permite transferência de matéria.

Sistema isolado Sistema fechado Sistema aberto Não troca matéria nem energia com a vizinhança. A fronteira é impermeável e adiabática. Ex: garrafa térmica e Universo. Não troca matéria com a vizinhança mas troca energia. A fronteira é impermeável e diatérmica. Ex: lâmpada. Troca matéria e energia com a vizinhança. A fronteira é permeável e diatérmica. Ex: panela a aquecer água.

2. Variáveis de estado Como se caracterizam os sistemas termodinâmicos? Os sistemas termodinâmicas são caracterizados por variáveis de estado (variáveis termodinâmicas), que são propriedades do sistema termodinâmico: temperatura, pressão, volume, densidade e energia interna.

2.2 Temperatura A temperatura de um corpo é uma medida da energia cinética média das partículas que constituem o corpo. Quanto maior é a temperatura do corpo, maior é a energia cinética média e o movimento das suas partículas.

2.2 Temperatura Quando se aumenta a temperatura, os sólidos e os líquidos podem mudar de estado físico devido ao aumento do movimento das suas partículas.

2.2 Temperatura Sólido A energia cinética das partículas resulta principalmente da sua vibração na rede cristalina, onde ocupam posições fixas. Líquido A energia cinética das partículas resulta de movimentos de translação, de rotação e de vibração. Gás A energia cinética das partículas resulta principalmente de movimentos de translação, porque estão muito afastadas umas das outras.

2.2 Temperatura Quando se coloca em contacto dois corpos a temperaturas diferentes, ocorre uma transferência de energia na forma de calor, entre A e C e entre B e C, do corpo que está a temperatura mais elevada para o corpo que está a temperatura mais baixa.

2.2 Temperatura A transferência de energia termina quando os dois corpos em contacto ficam com a mesma temperatura e atingem o equilíbrio térmico. A temperatura é a propriedade que permite dizer se dois ou mais sistemas estão em equilíbrio térmico.

2.2 Temperatura Lei Zero da Termodinâmica Se dois corpos A e B estiverem, separadamente, em equilíbrio térmico com um corpo C, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si.

2.2 Temperatura Ar 12 ºC 22 ºC Processo termodinâmico Quando termina a transferência de energia na forma de calor?

2.2 Temperatura Ar 12 ºC 12 ºC Equilíbrio térmico O sistema passou de um estado inicial (t = 22 ºC) para outro estado final diferente (t = 12 ºC), ficando em equilíbrio térmico com a vizinhança (ar).

2.2 Temperatura A temperatura de um corpo mede-se com um termómetro. Como funciona o termómetro? Por que é que esperamos algum tempo antes de lermos o valor da temperatura?

2.2 Temperatura O termómetro funciona devido a propriedades que variam com a temperatura (propriedades termométricas): Volume do mercúrio num termómetro de mercúrio; Resistência elétrica de um metal (platina, níquel, cobre) num termómetro digital; Pressão de vapor num termómetro de pressão de vapor.

2.2 Temperatura A cada valor da propriedade termométrica corresponde um valor de temperatura. A temperatura de um corpo mede-se com um termómetro, em contacto com o corpo até se atingir o equilíbrio térmico (o valor da temperatura não varia), de acordo com a Lei Zero da Termodinâmica. Como funciona o termómetro?

2.2 Temperatura O termómetro tem de ter uma escala de temperaturas. Escala Celsius A unidade é o grau Celsius (ºC).

2.2 Temperatura O físico sueco Celsius (1701-1744) marcou 0 C como a temperatura de fusão da água e 100 C como a temperatura de ebulição da água, à pressão atmosférica normal e no equilíbrio térmico.

2.2 Temperatura Dividindo o comprimento do termómetro entre as marcas de 0 C e 100 C, em 100 partes iguais, obteve o valor de 1 C. Este processo pode ser utilizado para calibrar um termómetro de mercúrio.

2.2 Temperatura Escala Fahrenheit A unidade é o grau Fahrenheit (ºF). Esta escala é utilizada nos países anglo-saxónicos. Para converter o valor da temperatura em Fahrenheit (t) para Celsius (θ): θ t

2.2 Temperatura Para converter o valor da temperatura em Fahrenheit (t) para Celsius (θ): 100 0 = 212 32 θ - 0 t 32 θ = (t 32) x 100 212 32 θ t θ = t 32 1,8

2.2 Temperatura Escala Kelvin A unidade de temperatura no Sistema Internacional é o kelvin (K). A temperatura na escala Kelvin é uma temperatura absoluta e representa-se por T. Zero absoluto Corresponde ao zero da escala Kelvin (0 K) e é a temperatura em que não há agitação das partículas. O zero absoluto não pode ser alcançado experimentalmente.

2.2 Temperatura A variação de temperatura de 1 K é igual à variação de temperatura de 1 ºC. O gelo funde à temperatura de 273,16 K e a água líquida entra em ebulição à temperatura de 373,16 K. Para converter o valor da temperatura na escala Kelvin (T) para a escala Celsius (θ): θ = T 273,15

2.2 Temperatura Correspondência entre as escalas Celsius, Kelvin e Fahrenheit:

2.2 Temperatura

2.2 Temperatura

2.3 Pressão e Volume Unidade de pressão (Sistema Internacional): Pascal (Pa), sendo 1 Pa = 1 N/m 2 porque p = força (N) / área (m 2 ) Unidade de volume (Sistema Internacional): Metro cúbico (m 3 ), sendo 1 m 3 = 1000 dm 3 = 1000 L. Os valores destas variáveis de estado são importantes para caracterizar o estado termodinâmico de um gás.

2.3 Pressão e Volume Quando o volume de um gás diminui, o nº de choques das partículas e a pressão aumentam. A temperatura também aumenta porque a agitação das partículas (velocidade) aumenta. Simulação para variar o volume que uma partícula ocupa e verificar o que acontece aos valores da pressão e da temperatura: http://galileo.phys.virginia.edu/classes/109n/more_stuff/applets/piston/jarapplet.html

2.4 Energia Interna Energia interna de um sistema (U) Soma de todas as energias cinéticas e energias potenciais das partículas que constituem o sistema. Energia cinética Energia do movimento das partículas. Energia potencial Energia armazenada nas partículas. Quanto maior for a energia interna de um corpo, maior é a sua temperatura.

2.4 Energia Interna Dois corpos com a mesma temperatura podem ter energias internas diferentes, porque a energia interna depende da massa do corpo. A energia interna de A é superior à energia interna de B, porque A possui maior massa e mais moléculas em agitação.

Exemplo: líquido num recipiente Energia potencial gravítica, mgh Energia cinética de rotação das pás Energia interna das moléculas de água

2.4 Energia Interna Quando dois corpos a temperaturas diferentes são postos em contacto há uma transferência de energia na forma de calor, do corpo à temperatura mais elevada para o corpo à temperatura mais baixa. Enquanto esta transferência de energia ocorre, a energia interna do sistema à temperatura mais elevada diminui e a energia interna do sistema à temperatura mais baixa aumenta, até que seja atingido o equilíbrio térmico (ficam com a mesma temperatura).

2.4 Energia Interna A variação da energia interna de um sistema também pode ser devida à realização de trabalho. O trabalho mede a quantidade de energia transferida entre sistemas devido à ação de forças que provocam o deslocamento do corpo onde estão aplicadas.

Escola Secundária de Maria Lamas Física e Química 12º Ano Profissional Nelson Correia