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CURSO: Engenharia Civil
DISCIPLINA: Tópicos de Física Geral e Experimental
PROFº: MSc. Demetrius Leão
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• Página com as aulas e listas de exercícios:
Palavra-chave no Google:
“A Física tá complicada?”
http://simplephysicsbr.wordpress.com/
• E-mail: demetriusleao0@gmail.com
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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! Existindodois corpos comtemperaturas diferentes, ocalor fluirá espontaneamentedo corpo de maior para o demenor temperatura. Ou seja,o calor é energia térmica emtrânsito. Atingido o equilíbriotérmico entre os corpos, ofluxo 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.5
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FÍSICA TÉRMICA
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Dilatação dos Gases
Dilatação dos Sólidos
Mudanças de Fases
Transmissão de calor
Leis da Termodinâmica
CONTRAÇÃO/DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS
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• Dilatação ocorre quando aumentamos a temperatura deum corpo.
• Este movimento é causado pela agitação molecular, aspartículas se agitam buscando mais espaços.
• Quando temos substâncias em um determinado estado damatéria e ao aquecermos este corpo as moléculas seagitam modificando assim seu lugar no espaço sem aruptura de suas ligações.
• Caso haja ruptura a matéria muda de estado.
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• DILATAÇÃO LINEAR: Considera avariação de tamanho só nocomprimento.
• DILATAÇÃO SUPERFICIAL:Considera a variação de tamanhono comprimento e na largura.
• DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA:Considera a variação de tamanhono 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), docorpo 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
CONVECÇÃO
A essa forma de propagação de
calor damos o nome de
CONVECÇÃO• O ar frio, por ser mais
denso, tende a ficarembaixo do ar quente(menos denso). Essefluxo do ar permiteque tanto umageladeira como a dafigura como umambiente com arcondicionado fiquemuniformementeresfriados.
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Algumas observações:
• O processo de transmissão de calor por conduçãoocorre predominantemente nos sólidos.
• O processo de transmissão de calor por convecçãoocorre predominantemente nos líquidos e gases.
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E como o calor proveniente do
Sol chega até nós?
E como o calor proveniente do
Sol chega até nós?
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• O calor pode se propagarpor meio de radiaçãoeletromagnética (ondasinfravermelhas). Qualquercorpo emite radiação nessecomprimento de onda equanto maior atemperatura do objeto,mais radiaçãoinfravermelha (calor) eleemite.
A essa forma de propagação de
IRRADIAÇÃO
A essa forma de propagação de
calor damos o nome de
IRRADIAÇÃO
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LEIS DA TERMODINÂMICA
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• LEI ZERO DA TERMODINÂMICA – Equilíbriotérmico.
• 1ª LEI DA TERMODINÂMICA – Conservaçãode Energia.
• 2ª LEI DA TERMODINÂMICA – Rendimentode motores à combustão.
• 3ª LEI DA TERMODINÂMICA –Impossibilidade de alcance o “zeroabsoluto”.
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• Uma máquina térmica recebe calor de umafonte quente, utilizado parte desse calor pararealização de trabalho. O restante é rejeitadopara uma fonte fria.
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• O calor sempre flui do corpo mais quentepara o mais frio. O inverso só ocorre comrealização de trabalho.
• Um máquina térmica sempre depende deduas fontes: uma quente e outra fria.
• Não é possível transformar todo o calorretirado de uma fonte quente em trabalho,mas é possível transformar todo trabalho emcalor.
Essas constatações foram sintetizadas na SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA.
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2ª Lei da Termodinâmica – Enunciado de Kelvin
• “É impossível, para umamáquina térmica que operaem ciclos, converterintegralmente calor emtrabalho”.
• Lorde Kelvin, 1851
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A ESCALA CELSIUS
• ANDERS CELSIUS (1701-1744)
• Adota-se duas temperaturas fáceis deser reproduzidas: a de fusão e a deebulição da água, a 1 atm (pontosfixos).
• Atribui-se um valor arbitrário a essastemperaturas (no caso, 0°C e 100°C).
• Entre as duas marcações, são feitas100 divisões. Tanto a escala Celsiusquanto qualquer outra que possua100 divisões inteiras entre esses doispontos fixos, é classificada comocentígrada. 35
A ESCALA FAHRENHEIT
• GABRIEL DANIEL FAHRENHEIT (1686-1736)
• Usada mais amplamente naInglaterra e em países quepor ela foram colonizados.
• Adotou como pontos fixos atemperatura mais baixa deCopenhague (0°F) e a da suaesposa em estado febril(100°F).
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Correspondência entre as escalas Celsius e Fahrenheit
Vantagens da escala Fahrenreit
- Temperatura “sempre”positiva nos países declima frio.
- Para a previsão dotempo, quase não seusa valores decimais.
- Útil para a definição doestado febril.
Δ°C 100 = Δ°F 180
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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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