Grandezas Físicas na Termodinâmica e na Eletricidade

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UNIDADE
BASES CIENTÍFICAS DA METROLOGIA
___________________________________SUBUIDADE 1- QUATIDADES E UIDADES
AULA 3 – TERMODIÂMICA E ELETRICIDADE
"Eu quero saber como Deus criou este mundo. ão estou interessado neste ou
naquele fenômeno, no espectro deste ou daquele elemento. Eu quero conhecer os
pensamentos Dele, o resto são detalhes.”
Albert Einstein
“O começo de todas as ciências é o espanto de as coisas serem o que são.”
Aristóteles
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Prezado (a) aluno (a),
Seja bem-vindo (a) à terceira aula da Unidade 2, Bases Científicas da Metrologia, e
Subunidade 1, Quantidades e Unidades, do Curso de Formação de Agentes Fiscais em Metrologia
Legal.
Nesta aula, vamos estudar os conceitos de grandezas dos domínios da Termodinâmica e
Eletricidade. Dentre alguns assuntos que trataremos destacam-se: a temperatura, as escalas
termométricas, a corrente elétrica, a diferença de potencial. Apresentamos alguns conceitos básicos
e úteis que o auxiliarão a seguir os estudos neste curso. O texto desta aula é adaptado da Wikipedia:
a enciclópedia livre.
Após a leitura do texto, assista a um vídeo muito interessante sobre o referido assunto.
Ao final desta aula, você encontrará alguns exercícios que deverão ser resolvidos.
Bons Estudos!
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1. Temperatura
A Temperatura é um parâmetro que descreve um sistema físico. Vulgarmente se associa às
noções de frio e calor, bem como às transferências de energia térmica. De um ponto de vista
microscópico, pode ser definida mais exatamente como a medida da energia cinética associada ao
movimento aleatório das partículas que compõem um dado sistema físico.
As partículas em um sistema se movem em todas as direções, no que chamamos de
movimento aleatório. A energia cinética, como já vimos, é proporcional à massa de cada
partícula vezes sua velocidade ao quadrado. Assim, levando em conta que a massa de uma
partícula não varia, quanto maior a temperatura, maior será a velocidade com que as partículas se
movimentam.
Observe abaixo duas situações representando temperaturas diferentes. As setas são
proporcionais às velocidades das partículas. No caso à esquerda, a energia cinética é menor do que
no caso à direita.
POUCO CALOR
MUITO CALOR
Como sabemos, a matéria é constituída por unidades básicas: átomos ou moléculas. No
estado sólido, essas unidades básicas estão em posições mais ou menos bem definidas. Elas podem
se agitar em torno de posições de equilíbrio, mas não podem se mover ao longo do objeto.
No estado líquido, as ligações que mantinham essas unidades em torno de pontos fixos se
desfazem e os átomos ou moléculas podem se mover. Não se movem tão livremente, pois mantém
distâncias entre si muito parecidas com aquelas que tinham no estado sólido.
No estado gasoso, as moléculas ou átomos se movem quase que livremente. Isso tem como
conseqüência a expansão enorme que ocorre na transição do estado líquido para o gasoso.
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No estado sólido, as moléculas estão organizadas (não necessariamente numa rede
ordenada), conforme a situação representada à esquerda na figura abaixo. No estado líquido,
representação no centro, essa organização desaparece, mas mantêm-se as distâncias médias. No
estado gasoso, as moléculas se dispersam e a densidade diminui, conforme ilustrado na parte
direita da figura abaixo.
ESTADO SÓLIDO
ESTADO LÍQUIDO
ESTADO GASOSO
É importante lembrar que, na dilatação, as distâncias entre os pontos fixos aumentam, pois a
agitação das moléculas ou átomos também aumenta. É esta agitação das moléculas que causa a
expansão do sólido.
A diferença de temperatura permite a transferência da energia térmica, ou calor, entre dois
ou mais sistemas. Quando dois sistemas estão na mesma temperatura, eles estão em equilíbrio
térmico e não há transferência de calor. Quando existe uma diferença de temperatura, o calor é
transferido do sistema de temperatura maior para o sistema de temperatura menor até atingir um
novo equilíbrio térmico. Esta transferência de calor pode acontecer por condução, convecção ou
radiação.
Na condução, existe apenas transferência de energia, como a que ocorre quando você
esquenta uma ponta de uma barra de metal e aos poucos toda ela vai se aquecendo. Este fenômeno é
a forma predominante em sólidos.
Na convecção existe a transferência de matéria. Quando você aquece um líquido numa
panela, você vê a formação de correntes de convecção. Este mecanismo é predominante em
líquidos e gases.
A transferência de calor por radiação ocorre em todos os corpos, em todas as temperaturas.
Apenas no zero absoluto cessa a irradiação de energia. Mas é mais fácil de percebê-la, quando você
aproxima a mão perto de um objeto muito aquecido e sente o calor emanando desse objeto.
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A temperatura é diretamente proporcional à quantidade de energia térmica num sistema.
Quanto mais energia térmica se junta a um sistema, mais a sua temperatura aumenta. Ao contrário,
uma perda de calor provoca um abaixamento da temperatura do sistema. Na escala
microscópica, este calor corresponde à transmissão da agitação térmica entre átomos e moléculas no
sistema. Assim, uma elevação de temperatura corresponde a um aumento da velocidade de
agitação térmica dos átomos.
Muitas propriedades físicas da matéria como as suas fases, a densidade, a solubilidade, a
pressão de vapor e a condutibilidade elétrica dependem da temperatura. A temperatura tem
também um papel importante no valor da velocidade das reações químicas. É por isso que o corpo
humano possui alguns mecanismos para manter a temperatura a 37°C, visto que uma temperatura
um pouco maior pode resultar em reações nocivas à saúde, com conseqüências sérias. A temperatura
controla, também, o tipo e a quantidade de radiações térmicas emitidas pela área. Uma aplicação
deste efeito é a lâmpada incandescente, em que o filamento de tungstênio é aquecido eletricamente
até uma temperatura, em que uma quantidade notável de luz visível é emitida.
A unidade básica de temperatura é o kelvin (K). Observe que não é correto falar de graus
kelvin, como se vê muitas vezes. Um kelvin é, rigorosamente, definido como sendo 1/ 273,16 da
temperatura do ponto triplo da água, ou seja, o ponto onde água, gelo e vapor de água coexistem
em equilíbrio.
O ponto triplo da água é exatamente 273,16 kelvin (0,01 °C) e a pressão é 611,73 pascal.
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A temperatura 0K é chamada zero absoluto e corresponde ao ponto em que as moléculas e
átomos possuem a menor quantidade possível de energia térmica.
Para aplicações diárias, é sempre conveniente utilizar a escala Celsius, na qual 0ºC
corresponde à temperatura onde a água congela e 100 ºC corresponde ao ponto de ebulição da
água ao nível do mar.
Nesta escala, a diferença de temperatura de 1 grau Celsius é a mesma que 1K de diferença
de temperatura. A escala Celsius é essencialmente a mesma que a escala kelvin, porém com um
deslocamento da temperatura de congelamento da água (273,16 K). Assim, a seguinte equação pode
ser utilizada para converter Celsius em kelvin:
K = °C + 273.15
Nos Estados Unidos, a escala Fahrenheit é geralmente utilizada. esta escala, o ponto de
congelamento da água corresponde a 32ºF e o ponto de ebulição a 212ºF. A seguinte fórmula pode
ser utilizada para converter Fahrenheit para Celsius:
°C = 5/9 · (°F – 32)
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1.2 Dilatação
Um fenômeno importante, que tem bastante utilidade em instrumentos de medida, é o da
dilatação. Como dissemos, a dilatação corresponde a uma expansão que ocorre num corpo sólido,
devido ao aumento da agitação molecular.
A equação que descreve a dilatação linear é a seguinte:
L = Lo (1 + α ∆T)
Onde L é o comprimento final, após a barra ter alcançado o equilíbrio térmico, ou seja,
após estar toda a uma mesma temperatura. Lo é o comprimento da barra antes de ser aquecida. α é
o chamado coeficiente de dilatação linear (cujas unidades são K-1) e ∆T é a variação de
temperatura.
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2. Eletricidade
Como já vimos, o ampère (A) é uma das unidades de base do Sistema Internacional de
Unidades (SI). O ampère é definido como
a intensidade de uma corrente elétrica constante que, mantida entre dois condutores
paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de seção circular desprezível, e situada à
distância de 1 metro entre si, no vácuo, produz entre estes condutores uma força igual a
2x10-7 newton por metro de comprimento.
Assim, o ampère é uma medida da corrente elétrica. A corrente elétrica é uma grandeza
que representa o fluxo de carga elétrica em condutores. Vamos observar um exemplo simples para
entender o que acontece. Na figura abaixo, temos um condutor simples, um fio metálico. Quando
uma corrente flui nesse condutor, se medimos quanta carga passa por uma seção reta, ou seja, uma
das duas faces do fio, num certo intervalo de tempo, teremos a medida da corrente.
Microscopicamente, sabemos que a matéria é constituída de átomos e que estes têm
elétrons como seus componentes. Em certos materiais, alguns desses elétrons podem se mover
dentro do material. Normalmente, seu movimento é aleatório e não se observa nenhum efeito
macroscópico (figura 1). Contudo, se um agente externo, uma força elétrica, agir nessas cargas,
elas passam a se mover numa certa direção preferencial e aí surge a corrente elétrica (figura 2).
Figura 1
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Figura 2
Essa nossa visão é bastante simplificada e busca dar uma idéia esquemática do fenômeno
físico. Mas com essa idéia podemos entender alguns dos fenômenos mais importantes que fazem
parte de nosso cotidiano.
A eletricidade está presente em quase tudo que fazemos. Ao acender uma lâmpada, ao ligar
um forno de microondas, um aparelho elétrico. Um carro tem diversos componentes que dependem
de eletricidade, motores de todos os tipos. Um sem número de aplicações.
Muitos desses fenômenos terão relação com a passagem da corrente.
3. Resistência
Ao olharmos a figura acima (1 e 2), podemos imaginar que o percurso dos elétrons poderá
ter obstáculos. Em alguns materiais, os elétrons podem fluir mais livremente. Em outros, esse
movimento poderá ter mais obstáculos. A propriedade que relaciona essa dificuldade de
movimento é conhecida como resistência elétrica. Assim, os materiais podem ser classificados,
em uma primeira análise, como condutores ou isolantes.
São condutores aqueles que permitem passagem de corrente elétrica. Os exemplos mais
comuns de condutores são os metais. No outro lado, os isolantes não permitem a passagem de
corrente elétrica. São exemplos de materiais isolantes os plásticos e o vidro.
Existem outros tipos de materiais que exibem comportamento mais complexo: os
semicondutores e os supercondutores.
Os semicondutores estão cada vez mais presentes em nosso dia-a-dia. São eles os materiais
que permitem a existência dos chips presentes em todos os nossos equipamentos eletrônicos, como
os computadores.
A unidade de medida SI da resistência elétrica é o ohm, representado pela letra grega Ω.
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A resistência depende da geometria, do formato do condutor. Vamos imaginar outro exemplo
simples. Uma calçada numa grande cidade. Muitas pessoas caminhando. Seu esforço aumenta se
tiver que percorrer um caminho mais longo. Mais energia será consumida. Contudo, num calçadão
mais largo, seu esforço diminui, pois a competição por espaço é maior. Por essa razão, a resistência
não é uma característica fundamental de um material, mas depende da forma como ele se apresenta.
A propriedade fundamental é conhecida como resistividade e sua unidade é Ωm (ohm vezes
metro).
A resistividade de um material depende, entre outras coisas, da temperatura, e é
representada normalmente pela letra grega ρ (rho). Em geral, a resistência dos metais aumenta
com a temperatura. Isto não é uma surpresa, pois com o aumento da temperatura os átomos se
movem mais rapidamente dentro do material, promovendo com isto o crescimento dos choques
entre os elétrons livres e os átomos. Se a temperatura não varia muito, podemos dizer que a
resistividade ρ(T) dos metais aumenta linearmente com a temperatura. Isto pode ser expresso na
seguinte equação:
ρ(T) = ρo [ 1 + α (T - To )]
Onde ρo é a resistividade a uma temperatura de referência, To e α é coeficiente da
temperatura para a resistividade, como pode ser visto na tabela abaixo. Note que o coeficiente de
temperatura pode assumir valores negativos. Por quê? Isto significa que, em altas temperaturas,
alguns elétrons que não estavam livres, ficaram livres e vão, conseqüentemente contribuir para a
corrente elétrica.
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Material
Coeficiente de
Temperatura α (o C)-1
Resistividade ρ (Ωm) a 20 o C
CODUTORES
-8
Prata
1,59 x 10
Cobre
1,72x 10
Alumínio
2,82 x 10
Tungstênio
5,60 x 10
Ferro
1,0 x 10
-8
0,0038
0,0039
-8
0,0039
-8
0,0045
-7
0,005
-5
-0,0005
-1
-0,048
2
-0,075
SEMICODUTORES
Carbono (grafite)
3,5 x 10
Germânio
4,6 x 10
Silício
6,4 x 10
ISOLATES
10
Vidro
10
Borracha
10
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14
- 10
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- 10
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Resistividade, acessada em 20/10/2008
4. Diferença de potencial
Como dissemos, a corrente surge, se uma força age nos elétrons e os força numa
determinada direção. Essa força externa é criada pela ação de um campo elétrico externo. Esse
campo elétrico externo cria o que conhecemos por uma diferença de potencial.
Para entender melhor esse conceito, vamos usar um exemplo mecânico. Imagine uma caixa
cheia de bolinhas. Se ela for colocada no chão e aberta, as bolinhas se mexem “pra lá e pra cá”,
mas se ajeitam no chão mesmo. No entanto, se ela for colocada numa certa altura, as bolinhas
“despencam”. Quanto maior a altura, maior será a velocidade que elas adquirem.
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Assim, quanto maior a diferença de potencial, ou voltagem, como dizemos em nossa
linguagem cotidiana, maior será a energia adquirida pelos elétrons e maior será a corrente elétrica.
É claro que há limites para essas definições. Voltagens muito elevadas podem danificar os
circuitos. A unidade SI de diferença de potencial é o volt (V).
A relação entre essa três grandezas: corrente, resistência e voltagem é expressa na
conhecida lei de Ohm, que não é uma lei fundamental:
V=RI
Onde V é a voltagem, R a resistência e I a corrente. A energia dissipada em uma
resistência é feita pela forma de calor. Essa propriedade pode ser inconveniente para algumas
situações. Significa perda num condutor e exige cuidados no dimensionamento de condutores. Para
certas instalações elétricas, condutores muito finos ou muito longos, com maior resistência,
podem dissipar muito calor e colocar em risco a segurança dos usuários.
Mas essa história tem um lado bom. A dissipação de calor é um fenômeno muito útil. É ela
que garante um banho quente para muitas pessoas. O aquecimento de água num chuveiro elétrico
ocorre devido ao aquecimento da resistência do chuveiro. A luz da lâmpada incandescente aparece
devido ao aquecimento de um filamento de metal, em geral o tungstênio. Inclusive essa
propriedade é base para definição de uma das unidades de base do SI, a candela.
A dissipação de calor, ou a energia térmica irradiada por um condutor, é em geral expressa
através da potência irradiada. Potência é definida como energia emitida ou consumida, dividida
pelo intervalo de tempo desse consumo. Sua unidade SI é o watt (W). Assim:
1 W = 1 J/s
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A relação entre as grandezas potência, corrente, voltagem e resistência é expressa nas
relações:
P = V I = V 2R-1 = R I2
Onde P é a potência, V é a voltagem, I a corrente e R a resistência.
5. Circuitos elétricos
As propriedades físicas de determinados materiais ou arranjo de materiais são utilizados
para transportar ou transformar energia. Um condutor transporta energia de uma fonte a um
consumidor. Um resistor dissipa energia. Um capacitor armazena energia. Um circuito elétrico é
qualquer caminho fechado no qual flui uma corrente elétrica.
Os elementos que podem ser colocados num circuito são de dois tipos: os ativos, como
fontes de corrente ou de tensão, e os passivos, como os resistores, os capacitores ou os indutores.
Cada elemento tem uma representação gráfica, como mostrada a seguir.
Um dos exemplos mais simples de circuitos elétricos é aquele que combina resistores e
fonte de tensão, que são, muitas vezes, chamadas de fontes de força eletromotriz, ou f.e.m.
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No circuito abaixo, temos dois resistores e uma fonte de tensão (uma bateria, por
exemplo). Dizemos que esses elementos estão ligados “em série”, pois a corrente que passa em
todos eles é a mesma. No circuito que estamos usando como exemplo, a voltagem da fonte é 10V e
cada resistor tem resistência de 2Ω e 3Ω, respectivamente.
A PERGUTA, nesse caso, é: qual a corrente que circula nesse circuito? Tem-se a
relação conhecida como lei de Ohm que explica a resposta de um resistor a uma tensão:
I=V/R
Onde I é a corrente, V a tensão e R a resistência do resistor. Mas, no presente caso, temos
dois resistores.
A SOLUÇÃO para resolver esse problema é calcular um valor de resistência equivalente.
Ou seja, o valor de resistência de um único resistor que substitui aqueles dois. Como eles estão
em série, a resistência equivalente é calculada como:
Req = R1 + R2 = 2Ω + 3Ω = 5Ω
E a corrente, então, vale:
I = V / Req = 10 / 5 = 2 A
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Se os resistores estiverem ligados em paralelo, e não mais em série como no caso anterior,
como ilustra a figura abaixo,
a resistência equivalente será calculada como
o que resulta em Req = 6/5 Ω.
A corrente no circuito pode ser calculada e vale I = 50/6 A. É importante chamar a atenção
para o fato de que a corrente para os resistores em paralelo é maior que a obtida para os resistores
em série. Isso ocorre porque num circuito em série a resistência equivalente é a soma das
resistências. Aumenta a resistência, diminui a corrente.
No caso em paralelo, a resistência equivalente é menor que as duas. Assim, diminui a
resistência, aumenta a corrente.
Você precisa entender que
numa ligação em série, a mesma corrente passa por todos os elementos;
numa ligação em paralelo, todos os elementos estão submetidos à mesma tensão ou
voltagem.
Diversas combinações de diversos tipos de elementos podem ser feitas. Deixamos à sua
curiosidade a busca por maior aprofundamento, que pode ser obtido em livros textos de Física ou de
Eletrotécnica.
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SÍTESE DA AULA 3
• A temperatura pode ser entendida como um parâmetro que descreve um sistema físico ou
como a medida da energia cinética associada ao movimento aleatório das partículas que
compõem um dado sistema físico. Desta forma, quanto maior a temperatura de um corpo,
maior será a velocidade do movimento das partículas.
• No estado sólido, os átomos e moléculas já estão em posições definidas, organizados; no
estado líquido, essa organização desaparece, mas mantém distância média, não se movem
livremente. Já, no estado gasoso, as moléculas se dispersam e a densidade diminui. Na
dilatação, as distâncias entre os pontos fixos aumentam, pois a agitação das moléculas ou
átomos também aumenta. É esta agitação das moléculas que causa a expansão do sólido.
• A diferença de temperatura permite a transferência de energia térmica ou calor, entre dois ou
mais sistemas. Esta transferência de calor pode acontecer por condução, convecção ou
radiação.
Na condução, existe, apenas, a transferência de energia. Este fenômeno ocorre
predominantemente em sólidos.
Na convecção, existe a transferência de matéria, pode ser observada, por exemplo,
na corrente que se forma na panela quando aquece um líquido. Observa-se esse
fenômeno em líquidos e gases.
Já a radiação ocorre em todos os corpos em todas as temperaturas.
• A unidade básica de temperatura é o kelvin (K). O ponto triplo da água ou seja, o ponto
onde água, gelo e vapor de água coexistem em equilíbrio, é exatamente 273,16 kelvin (0,01
°C) e a pressão é 611,73 pascal.
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• Para o dia-a-dia, é mais viável se utilizar a escala Celsius, na qual 0ºC corresponde à
temperatura onde a água congela e 100 ºC corresponde ao ponto de ebulição da água ao
nível do mar. Para o dia-a-dia, é mais viável se utilizar a escala Celsius, na qual 0ºC
corresponde à temperatura em que a água congela e 100 ºC corresponde ao ponto de
ebulição da água ao nível do mar.
• Para converter Celsius em kelvin, utiliza-se a seguinte equação:
K = °C + 273.15
• Nos Estados Unidos, a escala Fahrenheit é, geralmente, utilizada. esta escala, o ponto de
congelamento da água corresponde a 32ºF e o ponto de ebulição a 212ºF. A fórmula
utilizada para converter Fahrenheit para Celsius é:
°C = 5/9 · (°F – 32)
• Para se medir a dilatação, que é a expansão que ocorre em um corpo sólido, utiliza-se a
fórmula:
L = Lo (1 + α ∆T)
• A matéria é constituída de átomos e estes têm elétrons como seus componentes. Se um
agente externo, uma força elétrica, agir nesses átomos, eles passam a se mover numa certa
direção preferencial e aí surge a corrente elétrica. Assim, a corrente elétrica é observada,
quando partículas eletricamente carregadas, se movem de forma ordenada. A unidade de
base da medida da corrente elétrica é o ampère (A).
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• A propriedade que relaciona a dificuldade de movimento dos elétrons é conhecida como
resistência elétrica. A partir desta definição, classificam-se os materiais como condutores
ou isolantes. No primeiro, condutores são aqueles materiais que permitem a passagem de
corrente elétrica; já os isolantes não permitem essa passagem. A unidade de medida SI da
resistência elétrica é o ohm, representado pela letra grega Ω.
• A resistência de um material depende da forma como ele se apresenta. A resistividade de
um material depende, entre outras coisas, da temperatura, e é representada normalmente
pela letra grega ρ (rho). Em geral, a resistência dos metais aumenta com a temperatura. A
fórmula que expressa a resistividade de um material é:
ρ(T) = ρo [1 + α (T - To )]
• Quanto maior a diferença de potencial, ou voltagem, como dizemos em nossa linguagem
cotidiana, maior será a energia adquirida pelos elétrons e maior será a corrente elétrica. A
unidade SI de diferença de potencial é o volt (V) e pode ser expressa por
V=RI
• A dissipação de calor ou a energia térmica irradiada por um condutor, é, em geral, expressa
através da potência irradiada. Potência é definida como energia emitida ou consumida,
dividida pelo intervalo de tempo desse consumo. Sua unidade SI é o watt (W). Assim:
1 W = 1 J/s
• Um circuito elétrico é qualquer caminho fechado no qual flui uma corrente elétrica. E pode
ser representado pelos seguintes elementos:
a) Condutor é o que transporta energia de uma fonte a um consumidor.
b) Resistor, é o que dissipa energia.
c) Capacitor, é o que armazena energia.
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• Quando os resistores estão ligados “em série”, a corrente que passa em todos eles é a
mesma. A fórmula utilizada para calcular a resistência, neste caso, é:
Req = R1 + R2
• Quando os resistores estiverem ligados em paralelo, todos os elementos estão submetidos à
mesma tensão ou voltagem. A fórmula a ser utilizada é:
GLOSSÁRIO
CODUTIBILIDADE ELÉTRICA – quando é aplicada uma diferença de potencial, por meio de
uma fonte elétrica às paredes de um cristal metálico, os elétrons livres adquirem um movimento
ordenado, ou seja, passam a mover-se do pólo negativo para o pólo positivo, formando um fluxo
eletrônico orientado na superfície do metal, pois como se trabalha com cargas de mesmo sinal, estas
procuram a maior distância possível entre elas. Quanto mais elétrons livres no condutor, melhor a
condução se dá.
SOLUBILIDADE - é a medida da capacidade de uma determinada substância dissolver-se num
líquido. Pode-se expressar em mols por litro, em gramas por litro, ou em percentagem de soluto/
solvente.
TUGSTÊIO - é um metal de transição que, à temperatura ambiente, encontra-se no estado
sólido.
MACROSCÓPICO - que se vê sem auxílio de microscópio ou lente.
ELÉTROS - são partículas subatômicass que circundam o núcleo atômico, possuem carga
negativa e são os responsáveis pela criação de campos magnéticos e elétricos.
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Referências
- LUFT, Celso Pedro, 1921 – Minidicionário Luft / colaboradores Francisco de Assis Barbosa,
Manuel da Cunha Pereira; organização e supervisão Lya Luft. – São Paulo: Ática 2000.
- Vocabulário internacional de termos fundamentais e gerais de Metrologia: portaria IMETRO nº.
029 de 1995 / INMETRO, SENAI - Departamento Nacional. 5. ed. – Rio de Janeiro: Ed. SENAI,
2007.
- http://pt.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1gina_principal
VÍDEO DA AULA 3
Assista agora ao vídeo muito interessante sobre o assunto tratado nesta aula. Em seguida,
você estará apto a desenvolver os exercícios.
Comunique ao seu interlocutor quando estiver pronto para assistir ao vídeo!
EXERCÍCIOS
1. A temperatura no inverno numa região dos Estados Unidos da América varia entre 0oF e
60oF. A que temperatura isso equivale na escala Celsius?
2. Duas barras de metal, uma de cobre e outra de alumínio, têm inicialmente o comprimento
de 0,20 m e temperatura inicial de 20 oC. Qual será o comprimento dessas barras,
quando forem aquecidas a 80 oC?
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3. A água é uma substância que apresenta um comportamento bastante interessante. Numa
determinada temperatura, ela apresenta máxima densidade. Descubra
A) qual é essa temperatura.
B) qual é a densidade.
4. Na aula de hoje, não abordamos os fenômenos de transição de fase, ou seja, as mudanças
dos estados em que a matéria pode se encontrar, dependendo da temperatura e pressão.
A) Discuta essas transições, usando o gráfico abaixo, em que mostramos o ponto triplo
da água. As letras S, L e V representam sólido, líquido e vapor, respectivamente.
B) Para uma temperatura de 300K e à pressão de 1atm, pesquise o que significa essa
unidade de pressão e a quantos pascais ela equivale.
C) Em qual estado se encontra a água, às circunstâncias expostas na letra “B”,
acima?
D) Mostre, de forma esquemática, esse ponto no gráfico.
E) Para que pressão podemos encontrar a água em estado líquido a 130 oC? Você
pode utilizar um valor aproximado.
ATEÇÃO! A escala vertical nesse gráfico está em logaritmos.
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5. Queremos descobrir o coeficiente da temperatura da resistividade para um determinado
condutor. Na tabela abaixo, encontram-se medidas que foram feitas em diversas temperaturas. Com
base nesses valores, calcule o valor de α.
Temperatura (oC) Resistividade (x 10-8 Ωm)
20
1,72
50
1,92
100
2,24
150
2,57
200
2,9
Sugestão: escolha dois valores de referência para ρo e To ; por exemplo, os valores a 20oC.
A) Faça um gráfico com os valores calculados, conforme as fórmulas expostas no gráfico abaixo.
B) Finalmente, calcule a inclinação da melhor reta que passa pelos pontos que você colocou no
gráfico. Esse valor corresponde ao coeficiente de temperatura.
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6. Calcule a corrente que passa em cada um dos resistores no circuito abaixo:
Em caso de dúvidas, comunique ao monitor, que estará presente na sala para auxiliar os
participantes, esclarecendo as questões.
Capriche em suas repostas e bom trabalho!
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