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Calor e Temperatura

Termologia

Estuda os fenômenos ligados a calor e temperatura

• Calor: Energia em trânsito de um corpo para outro devido adiferença de temperaturas entre eles.

• Temperatura: É uma grandeza que mede o nível de agitaçãodas moléculas que compõem um corpo

• Moléculas agitadas Temperatura Alta

• Moléculas pouco agitadas Temperatura Baixa

• Equilíbrio térmico: Quando dois ou mais corpos detemperaturas diferentes são colocados em contato, o demaior temperatura transfere calor para os demais até suastemperaturas ficarem iguais (Equilíbrio Térmico).

Condutores e Isolantes

• Condutor: São materiais em que o calor sepropaga com facilidade. Exemplo: alumínio,ouro, etc... (metais em geral)

• Isolante: São materiais que o calor temdificuldade em se propagar, ou seja, dificultama transferência de calor. Exemplo: isopor,borracha, madeira, etc...

- Os Agasalhos são um exemplo de isolante térmico; o ar que fica retido entre

suas fibras dificulta a condução de calor. Os pelos dos animais e a serragem

também são bons isolantes térmicos porque retêm ar.

Agasalhos

Termômetros e escalas termométricas

• Termômetros são dispositivos utilizados para medir temperatura.Baseia-se em uma substância termométrica e em uma escalatermométrica.

• Substância termométrica: grandeza que varia de acordo com a temperatura. Exemplo: Altura da coluna de um líquido.

• Escala Termométrica: Conjunto de convenções(medidas arbitrárias) utilizadaspara se graduar um termômetro. Normalmente utiliza-se fenômenosconhecidos como o ponto de fusão e de ebulição de uma substância.

• Escala Celsius(°C): Escala utilizada na maioria dos países, inclusive no Brasil

• Escala Fahrenheit (°F): Escala utilizada em países de língua inglesa.

• Escala Kelvin ou Escala Absoluta (K): Escala utilizada como padrão emtrabalhos científicos. Essa escala não possui valores negativos detemperatura.

Escalas termométricas

Atividade para visto

• Responder os exercícios do livro didático:

• Páginas 17, questões: 01 a 08

Processos de transmissão de Calor

Definição de Calor: Calor é energia térmica em trânsitomotivada por uma diferença de temperatura, sendosempre transferida do meio mais quente para o meio maisfrio.

Tipos de Transmissão: é dada de três maneiraspor condução, por convecção e por irradiação.

Condução térmica

Condução térmica É a propagação de calor em que a energia térmica

passa de partícula para partícula, sem transporte de matéria. Ocorre

principalmente nos metais (condutores térmicos).

Os principais exemplos de condutores térmicos são os metais

Pra pensar...• Em um deserto escaldante, o correto é usar um excelente

agasalho ou uma camiseta?

• Em um ambiente qualquer, todos os móveis, o ar, o chão,etc... estão em equilíbrio térmico. Entretanto, se tocarmos emdois objetos distintos, por exemplo, em uma mesa de madeirae no chão de cerâmica, teremos a sensação que eles estão emtemperaturas bem diferentes, por quê?

• Por que os animais, inclusive os seres humanos, se encolhemquando está frio e se esticam quando tempo está quente?

• Podemos tocar rapidamente em algo aquecido sem sequeimar?

Convecção térmica

É a propagação de calor com transporte de matéria. Ocorre somente nos

fluidos (líquidos e gases)

- Água no fogo.

A água quente na parte inferior, menos densa, sobe enquanto a água fria na

parte superior, mais densa, desce. Esse movimento de água quente em água

fria, chamado de corrente de convecção, faz com que a água se aqueça como

um todo.

- Ar condicionado.

Para facilitar o resfriamento de umasala, o condicionador de ar deve sercolocado na parte superior da mesma.Assim, o ar frio lançado, mais denso,desce, enquanto o ar quente na parteinferior, menos denso, sobe (correntede convecção).

- Geladeira.

Para facilitar o resfriamento da geladeira,o congelador deve ser colocado na partesuperior da mesma. Assim, o ar friopróximo ao congelador, mais denso, desce,enquanto o ar quente na parte inferior, menosdenso, sobe (corrente de convecção).

-Brisas litorâneas:

-De dia, o ar junto à areia se aquece e, por ser menos denso, sobe e é substituído

pelo ar frio que estava sobre a água. Assim, forma-se a brisa que sopra do mar

para a terra, a brisa marítima.

À noite, o ar junto à água, agora mais aquecido, sobe e é substituído pelo ar frio

que estava sobre a areia. Assim, forma-se a brisa que sopra da terra para o mar,

a brisa terrestre.

Atividade para visto

• Responder os exercícios do livro didático:

• Páginas 63, questões: 05 a 09

Irradiação térmica:

É a propagação de calor através de ondas eletromagnéticas, principalmente os

raios infravermelhos (chamados de ondas de calor). Ocorre inclusive no vácuo.

- A estufa de plantas é feita de vidro, que é transparente à energia radiante do

Sol e opaco às ondas de calor emitidas pelos objetos dentro da estufa. Assim, o

interior da estufa se mantém a uma temperatura maior do que o exterior.

Na atmosfera terrestre também ocorre o efeito estufa. O gás carbônico (CO2) e os

vapores de água presentes no ar funcionam como o vidro: são transparentes à energia

radiante que vem do Sol, mas opacos às ondas de calor emitidas pela Terra. Isso já

provocou um aumento na temperatura média da Terra de 1°C, e previsões para um

aumento de 1,8°C a 4°C para os próximos 50 anos.

Você sabia?

Nos desertos as temperaturas variam de aproximadamente 50° C durante o dia à cerca de – 50°C durante a noite.

GARRAFA TÉRMICA:

A garrafa térmica tem por finalidade evitar as propagações de calor. Ela é

constituída por uma ampola de vidro com faces espelhadas (as faces

espelhadas evitam a irradiação). A ampola tem parede dupla de vidro com

vácuo entre elas (o vácuo evita a condução e a convecção). Externamente,

uma camada de plástico protege a ampola.

Efeitos da Transferência de Energia (Calor)

O que acontece quando um corpo recebe ou cede calor?

- Variação de temperatura (Calor Sensível)

- Mudança de Estado Físico (Calor Latente)

Calor Sensível Variação de Temperatura

Todos os objetos, quando recebem a mesma quantidade de energia (calor), sofrem a mesma variação de temperatura?

Se submetidos simultaneamente à mesma chama(fonte de

energia), 1 litro de água ferverá antes de 2 litros de água – ou seja,para a uma mesma quantidade de energia recebida, o recipientecom menor quantidade sofrerá maior variação de temperatura

Essa análise nos leva a uma grandeza denominadaCAPACIDADE TÉRMICA (C)

Capacidade Térmica

A capacidade térmica de um corpo corresponde à quantidade deenergia transferida, na forma de calor, necessária para provocarvariação de uma unidade de temperatura.

- C é uma característica do corpo, não da substância

- A capacidade térmica pode ser medida em J/ºC ou cal/ºC

A caloria corresponde à quantidade de calor necessária para elevar a

temperatura de 14,5ºC para 15,5ºC de 1 g de água.

1 cal = 4,2 J

Exemplo: C = 200 cal/ºC para provocar uma variação de temperatura de

1ºC é necessário fornecer ou retirar 200 cal de energia.

Calor Específico (c)

Se os valores das capacidades térmicas de duas quantidades de umasubstância forem divididos por suas respectivas massas, o valorobtido será o mesmoCALOR ESPECÍFICO DA SUBSTÂNCIA

Para a água, por exemplo: c = 1 cal/g.°C calor específico da água.(Significa que é necessário fornecer 1 cal de energia, na forma de calor,para que 1 g de água sofra uma elevação de temperatura de 1 ºC.)

- O calor específico é uma característica de cada substância em umdeterminado estado físico – ou seja, cada substância tem o seu c.

- c = calor específico do material (cal/g.ºC)

- C = capacidade térmica (cal/ºC)

- m = massa (g)

Substância Calor específico (cal/g.ºC)

Água 1

Álcool 0,60

Mercúrio 0,033

Vidro 0,16

Gelo 0,5

Ferro 0,11

Madeira 0,42

Ouro 0,032

Zinco 0,093

Por que nos termômetros há mercúrio e não água?

Por que água é utilizada na refrigeração de motores de automóveis?

Condutor Baixo calor específicoIsolante Alto calor específico

Atividade para visto

• Responder os exercícios do livro didático:

• Páginas 62, questões: 23 a 26

• Páginas 65, questões: 27 a 34

Cálculo da quantidade de energia transferida naforma de calor- Objeto recebe calor temperatura aumenta Q > 0

- Objeto cede calor temperatura diminui Q < 0

Calor(Q) recebido é positivo

Calor cedido(Q) é negativo

Calor e conservação da energia

Q recebido = - Q cedido

Q recebido + Q cedido = 0

Exercícios de Fixação

Página 47:

Exercícios: 01 ao 12

Obs: O que não for resolvido em sala, fazer emcasa. Vale visto!!!

Mudança de Estado Físico - Calor latente

Toda matéria, dependendo da temperatura, pode se apresentar em três estados: sólido, líquido e gasoso.

As possíveis mudanças de estado, quando uma substância recebe ou cede calor, estão esquematizadas na figura

-Vaporização ou ebulição a 100

ºC-Evaporação Lentamente e a

qualquer temperatura-Calefação Instantaneamente

Quando, à pressão constante, uma substância recebe (absorve)calor sensível, sua temperatura aumenta: se o calor é latente,ocorre mudança de estado, mantendo-se a mesmatemperatura.

CALOR LATENTE

Calor latente de mudança de estado L é a quantidade de calor,por unidade de massa, que é necessário fornecer ou retirar deum dado corpo, a uma certa pressão, para que ocorra amudança de estado, sem variação de temperatura.

Matematicamente:

L = Q/mDa definição de calor latente resulta sua unidade de medida:

cal/g , J/g, KJ/kg, etc.

A quantidade de calor envolvida na mudança de estado decorre da definição de calor latente.

Q = m.L

• A quantidade de energia liberada em cada grama de água a 0ºC que se transforma em gelo a 0º C chama-se calor latente de solidificação da água e vale – 80 cal/g

• A quantidade de energia recebida por grama de gelo a 0ºC para se transformar em água a 0ºC chama-se calor latente de fusão da água e vale + 80 cal/g

• A quantidade de energia necessária para transformar 1 g de água a 100ºC em vapor de água a 100ºC chama-se calor latente de ebulição da água e vale + 540 cal/g.

• Para que ocorra a condensação, cada grama de água deve ceder 540 cal/g de energia.

Substância P. Fusão(ºC) P. Ebulição(ºC) L f (cal/g) L e (cal/g)

Água 0 100 80 540

Álcool -114 78 25 204

Mercúrio -39 357 2,7 70

Ferro 1535 3000 64 1508

Ouro 1063 2966 15 376

Zinco 419 918 24 475

Por que a roupa no varal seca mais rápido quando há vento?

Por que quando saímos da piscina ou do banho sentimos frio?

Por que quando sopramos o café ele resfria mais rápido?