escala

TERMOLOGIA
O que é temperatura?
• Temperatura é uma grandeza física que mede o
grau de agitação de moléculas ou partículas.
• Quanto maior a temperatura, maior é a agitação
dessas partículas e quanto menor a
temperatura, menor é o grau de agitação.
‘
Menor temperatura:
Maior temperatura:
Alto grau de agitação
Baixo grau de agitação
O que é calor?
• Calor é uma forma de energia, térmica, em
trânsito devido a uma diferença de temperatura
entre dois corpos ou sistemas.
Equilíbrio Térmico:
Ocorre quando a temperatura dos
corpos se igualam, ou seja, possuem
o mesmo valor.
Equilíbrio térmico
• Ocorre quando dois corpos, em temperaturas
diferentes, atingem a mesma temperatura por
meio de um processo de trocas de calor
(condução, convecção e/ou irradiação).
• Exemplo: A mistura de água quente com água
fria, ocasiona em uma mistura comumente
chamada de “água morna”. Mas na verdade, a
“água morna” é o equilíbrio térmico entre a água
quente e fria.
Medida de temperatura
• Para
a medida de temperatura, usam-se termômetros;
• Usa-se uma substância termométrica, como o mercúrio e uma
escala para registro do valor da temperatura.
Escalas termométricas
Atualmente temos três escalas importantes
em uso:
Celsius, Fahrenheit e Kelvin
Escala Celsius:
(Anders Celsius, 1701- 1744 )
Foi uma escala construída,
tomando-se como referência a
temperatura do gelo fundente
como primeiro ponto fixo e a
temperatura do vapor d´água em
ebulição como segundo ponto
fixo, atribuindo para estes dois
pontos os valores 00C e 1000C
respectivamente.
Escala Fahrenheit:
Daniel Gabriel Fahrenheit
(1686–1736)
Existem várias versões para a
construção da escala Fahrenheit,
mas nenhuma delas confirmada.
Porém sabemos que nesta escala
o ponto de gelo fundente e o
vapor d´água em ebulição são
registradas com os valores 320F e
2120F.
Escala Kelvin
William Thomson (Lorde Kelvin)
(1824 – 1907)
É a escala oficial do Sistema
Internacional
admitida para a
temperatura termodinâmica, onde o
valor correspondente ao gelo
fundente é 273,15K e para o vapor
d´água em ebulição é 373,15K. É
também chamada de escala
absoluta ou científica pois define
como 0K (zero absoluto) a
temperatura teórica em que as
partículas que compõem um corpo
estariam paralisadas.
Conversão entre as escalas:
C
F
T
A equação de conversão de
escalas é:
TC TF  32 TK  273


5
9
5
ZERO ABSOLUTO:
ESCALA KELVIN
• É a menor temperatura admissível. É o estágio
que, se fosse alcançado, não haveria agitação
alguma das partículas e/ou moléculas.
• Não é possível alcançar o “zero absoluto”.
Construção de uma escala
qualquer
X
X2
X
X1
Y
Y2
Y
Y1
X  X 1 Y  Y1

X 2  X 1 Y2  Y1
Dilatação Térmica
Dilatação Térmica em Sólidos
• Quando varia-se a temperatura de um
material sólido, suas dimensões variam.
• Geralmente, quando aumenta-se a
temperatura, as dimensões do material
aumentam.
• Assim como, se diminuída a temperatura,
as dimensões diminuem (contração
térmica).
• Existem três tipos de dilatações em
sólidos:
Dilatação térmica linear (uma dimensão:
comprimento);
Dilatação térmica superficial (duas
dimensões: comprimento e largura);
Dilatação térmica volumétrica (três
dimensões: comprimento, largura e
altura).
Dilatação térmica linear
Estuda a dilatação em apenas uma
dimensão (comprimento).
L  L0T
onde α (alfa) é o coeficiente de dilatação
linear e sua unidade no SI é K-1. Outra
unidade empregada é o °C-1.
Dilatação Térmica Superficial
Estuda a dilatação em duas dimensões
(comprimento e largura).
A  A0  T
A  A  A0
A  A0 (1   T )
  2
onde β é o coeficiente
de dilatação superficial e
sua unidade no SI é K-1.
Dilatação Térmica Volumétrica
Estuda a dilatação em três dimensões
(comprimento, largura e espessura).
V  V0T
V  V  V0
V  V0 (1  T )
  3
onde
γ é o coeficiente de
dilatação volumétrica e sua
unidade no SI é K-1.
Quantidade de calor de um corpo (Q)
• Variáveis que influenciam na quantidade de calor
absorvida ou cedida por um corpo:
- Massa m (quanto maior a massa, maior é a
quantidade calor absorvida ou cedida pelo corpo);
- Variação de temperatura ∆T (quanto maior for a
variação de temperatura, maior também é a
quantidade de calor absorvida ou cedida pelo
corpo);
- A característica físico-química do material
interferem na quantidade de calor que o corpo
absorve ou cede.
Quantidade de calor de um
corpo
• Reunindo essas observações temos que:
Q  mcT
onde c é o calor específico do material. Como
calor é um tipo de energia, sua unidade no SI é:
J (joule)
Unidades de calor específico
• Observando a expressão:
Q  mcT
Reescrevendo-a:
Q
c
T
Unidade no SI de calorm
específico:
J/kg.K
Outra unidade utilizada, porém não pertence ao
SI: J/kg.°C
Caloria e calor específico da
água
• Uma caloria (1 cal) é a quantidade de calor
necessária para elevar a temperatura de 1g de
água em 1°C no intervalo de 14,5°C a 15,5°C.
Q
1cal
c
 cágua 
 cágua  1cal / g  C
mT
1g 1C
Relação entre caloria e joule
• É conhecido também como
mecânico do calor. Sua relação é:
equivalente
1cal  4,186 J
A relação para os valores de calor específico:
1cal
4,2 J

1g 1C 1,0 10 3 kg 1C
1cal / g  C  4200 J / kg  C
Exemplos
1) Um bloco de massa 200g e de determinado
metal sofre um acréscimo de temperatura de
45°C quando absorve 8400J de calor. Qual é o
calor específico desse material em cal/g°C?
(Considere 1cal=4,2J)
Capacidade térmica
• Trata-se da situação em que dois ou mais
corpos absorvem a uma quantidade de calor e a
variação de temperatura que cada um sofre é
diferente.
Q
C
T
• Sua unidade no SI é o J/K. Outras unidades
(mas não no SI) J/°C, cal/°C.
Trocas
de calor
- Baseia-se no Princípio
da Conservação
de Energia;
- Assim na troca de calor de corpos:
1) O corpo que cede energia (calor) sofre um resfriamento
(a temperatura final é menor que a inicial) e decorre
que essa quantidade de calor é negativa;
2) O corpo que recebe essa energia (calor) sofre um
aquecimento (a temperatura final é maior que a inicial)
e decorre que essa quantidade de calor é positiva;
3) Por fim para dois corpos:
Qrecebido = - Qcedido
Qrecebido + Qcedido = 0
Para casos mais gerais:
• Para um sistema isolado:
∑Qrecebido + ∑ Qcedido = 0
Sites consultados, imagens,
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