Apresentação do PowerPoint - A Física tá complicada?

CURSO: Engenharia Civil
DISCIPLINA: Tópicos de Física Geral e Experimental
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PROFº: MSc. Demetrius Leão
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“A Física tá complicada?”
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O QUE É TEMPERATURA?
• Fisicamente,
temperatura é o grau
de agitação médio das
partículas que
constituem um corpo.
• Mesmo no estado
sólido, as partículas
possuem movimento
vibratório.
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CALOR
• Calor é energia! Existindo
dois
corpos
com
temperaturas diferentes, o
calor fluirá espontaneamente
do corpo de maior para o de
menor temperatura. Ou seja,
o calor é energia térmica em
trânsito. Atingido o equilíbrio
térmico entre os corpos, o
fluxo de calor termina.
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As ideias de quente e frio se referem a sensações (sem
significado físico) e, portanto, são imprecisas para definição
de temperatura.
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Dilatação dos
Gases
Mudanças de
Fases
Dilatação dos
Sólidos
FÍSICA
TÉRMICA
Transmissão de
calor
Leis da
Termodinâmica
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CONTRAÇÃO/DILATAÇÃO
DOS SÓLIDOS
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• Dilatação ocorre quando aumentamos a temperatura de
um corpo.
• Este movimento é causado pela agitação molecular, as
partículas se agitam buscando mais espaços.
• Quando temos substâncias em um determinado estado da
matéria e ao aquecermos este corpo as moléculas se
agitam modificando assim seu lugar no espaço sem a
ruptura de suas ligações.
• Caso haja ruptura a matéria muda de estado.
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• DILATAÇÃO LINEAR: Considera a
variação de tamanho só no
comprimento.
• DILATAÇÃO
SUPERFICIAL:
Considera a variação de tamanho
no comprimento e na largura.
• DILATAÇÃO
VOLUMÉTRICA:
Considera a variação de tamanho
no comprimento, largura e altura.
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• Em dias quentes, os
trilhos das ferrovias
tendem a se dilatar,
podendo encurvar.
• Deixar espaços entre as
barras dos trilhos para
permitir sua expansão.
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• Com as altas
temperaturas, as pontes
e os viadutos se
dilatam.
• Em dias frios, os cabos
telefônicos se contraem
e podem se romper.
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MUDANÇAS DE FASE
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FUSÃO E SOLIDIFICAÇÃO
• A uma dada pressão, a
temperatura na qual ocorre a
fusão é bem determinada para
cada substância.
• O calor necessário para uma
substância de fundir
completamente é característico
de cada substância e é
denominado calor latente de
fusão. (Q=m.Lf)
• Durante a fusão, a temperatura
do sólido permanece constante.
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VAPORIZAÇÃO E CONDENSAÇÃO
• EVAPORAÇÃO – quando a
passagem se faz lentamente.
• EBULIÇÃO – quando a
passagem se faz rapidamente.
• CALEFAÇÃO – quando a
passagem é instantânea.
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LEIS DA VAPORIZAÇÃO
• A uma dada pressão, a
temperatura na qual ocorre a
ebulição é bem determinada
para cada substância.
• O calor necessário para uma
substância vaporizar
completamente é característico
de cada substância e é
denominado calor latente de
vaporização (Q=m.Lv).
• Durante a ebulição, a
temperatura do sólido
permanece constante.
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INFLUÊNCIA DA PRESSÃO NA
EBULIÇÃO
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SUBLIMAÇÃO
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FORMAS DE
TRANSMISSÃO DE
CALOR
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Sua mãe está preparando um delicioso almoço. Em determinado
momento, ao mexer a panela do feijão, ela esquece a colher de
alumínio dentro da panela. Instantes depois, você, sem perceber o
fato, pega a colher pelo cabo. Qual a sua reação?
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A essa forma de transmissão de
calor, damos o nome de CONDUÇÃO
• A transmissão do calor é feita molécula a molécula
(depende necessariamente de um meio material), do
corpo de maior para o de menor temperatura.
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Os metais são bons condutores de calor e
eletricidade. Contudo, alguns metais são melhores
que outros para conduzir calor. Em outras
palavras, quanto maior a sua condutividade
térmica, mais facilmente o material conduz calor.
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Por que os aparelhos de ar condicionado
ficam instalados na parte superior da parede?
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A essa forma de propagação de calor
damos o nome de CONVECÇÃO
• O ar frio, por ser mais
denso, tende a ficar
embaixo do ar quente
(menos denso). Esse
fluxo do ar permite
que
tanto
uma
geladeira como a da
figura
como
um
ambiente com ar
condicionado fiquem
uniformemente
resfriados.
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Algumas observações:
• O processo de transmissão de calor por condução
ocorre predominantemente nos sólidos.
• O processo de transmissão de calor por convecção
ocorre predominantemente nos líquidos e gases.
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E como o calor proveniente do
Sol chega até nós?
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A essa forma de propagação de calor
damos o nome de IRRADIAÇÃO
• O calor pode se propagar
por meio de radiação
eletromagnética
(ondas
infravermelhas). Qualquer
corpo emite radiação nesse
comprimento de onda e
quanto
maior
a
temperatura do objeto,
mais
radiação
infravermelha (calor) ele
emite.
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LEIS DA
TERMODINÂMICA
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• LEI ZERO DA TERMODINÂMICA – Equilíbrio
térmico.
• 1ª LEI DA TERMODINÂMICA – Conservação
de Energia.
• 2ª LEI DA TERMODINÂMICA – Rendimento
de motores à combustão.
• 3ª
LEI
DA
TERMODINÂMICA
–
Impossibilidade de alcance o “zero
absoluto”.
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• Uma máquina térmica recebe calor de uma
fonte quente, utilizado parte desse calor para
realização de trabalho. O restante é rejeitado
para uma fonte fria.
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• O calor sempre flui do corpo mais quente
para o mais frio. O inverso só ocorre com
realização de trabalho.
• Um máquina térmica sempre depende de
duas fontes: uma quente e outra fria.
• Não é possível transformar todo o calor
retirado de uma fonte quente em trabalho,
mas é possível transformar todo trabalho em
calor.
Essas constatações foram sintetizadas na
SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA.
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2ª Lei da Termodinâmica – Enunciado de Kelvin
• “É impossível, para uma
máquina térmica que opera
em
ciclos,
converter
integralmente calor em
trabalho”.
• Lorde Kelvin, 1851
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A ESCALA CELSIUS
• ANDERS CELSIUS (1701-1744)
• Adota-se duas temperaturas fáceis de
ser reproduzidas: a de fusão e a de
ebulição da água, a 1 atm (pontos
fixos).
• Atribui-se um valor arbitrário a essas
temperaturas (no caso, 0°C e 100°C).
• Entre as duas marcações, são feitas
100 divisões. Tanto a escala Celsius
quanto qualquer outra que possua
100 divisões inteiras entre esses dois
pontos fixos, é classificada como
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centígrada.
A ESCALA FAHRENHEIT
• GABRIEL DANIEL
FAHRENHEIT (1686-1736)
• Usada mais amplamente na
Inglaterra e em países que
por ela foram colonizados.
• Adotou como pontos fixos a
temperatura mais baixa de
Copenhague (0°F) e a da sua
esposa em estado febril
(100°F).
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Correspondência entre as escalas Celsius e
Fahrenheit
Vantagens da escala
Fahrenreit
Δ°C 100 = Δ°F 180
- Temperatura “sempre”
positiva nos países de
clima frio.
- Para a previsão do
tempo, quase não se
usa valores decimais.
- Útil para a definição do
estado febril.
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EXEMPLO
• Converta:
a) 55° C em °F
b) 50°F em °C
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ESCALA KELVIN
• LORD KELVIN (1824-1907);
• Escala absoluta de temperatura;
• Na temperatura ZERO (zero absoluto), o
movimento das partículas cessaria;
• Não existe valores negativos;
• A variação de temperatura na escala
Kelvin é a mesma na escala Celsius.
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