aula 1 termodinâmica

Edevaldo Miguel

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Termodinâmica

(parte 01)

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Temperatura

O que é temperatura?

Parâmetro físico (uma função de estado) descritivo de um sistema

Uma das grandezas fundamentais do SI;

Sob um ponto de vista microscópico, é a medida da energia cinética associada ao movimento (vibração) aleatório das partículas que compõem o um dado sistema físico.

Está relacionada às nossas sensações de quente e frio;

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Temperatura - Lei Zero da Termodinâmica

Se dois corpos A e B estão separadamente em equilíbrio térmico com um terceiro corpo T, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si.

“Todo corpo possui uma propriedade chamada temperatura. Quando dois corpos estiverem com a mesma temperatura, estão eles estarão em equilíbrio térmico entre si.”

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Temperatura - Escalas termométricas

Escala Célsius

Escala Fahrenheit

15,273TTC

325

9CF TT

F 32C 0

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Teste 01

01) Suponha que você encontre anotações antigas que descrevem uma escala de temperatura chamada Z, na qual o ponto de ebulição da água é 65,0 °Z e o ponto de congelamento é -14,0 °Z. A que temperatura na escala Fahrenheit corresponde uma temperatura T = -98,0 °Z? Suponha que a escala Z é linear, ou seja, que o tamanho de um grau Z é o mesmo em toda a escala Z.

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Dilatação Linear:

Dilatação Volumétrica:

Se a temperatura de uma barra metálica de comprimento L aumenta de um valor ∆T, seu comprimento aumenta de um valor:

α: coeficiente de dilatação linear

Se a temperatura de um sólido ou de um líquido cujo volume é V aumenta de um valor ∆T, o aumento do volume correspondente é:

: coeficiente de dilatação volumétrica, sendo

Dilatação Térmica

Juntas de Dilatação∆ 𝐿=𝐿0𝛼 ∆𝑇

∆𝑉=𝑉 0 𝛽∆𝑇

𝛽=3𝛼

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02) Em dias quentes em Las Vegas um caminhão-tanque foi carregado com 37.000 L de óleo diesel. Ele encontrou tempo frio ao chegar em Payson, onde a temperatura estava 23,0 °C abaixo da temperatura de Las Vegas, e onde ele entregou a carga. Quantos litros foram descarregados? O coeficiente de dilatação volumétrica do óleo diesel é 9,50 x 10-4/C°, e o coeficiente de dilatação linear do aço de que é feito o tanque do caminhão é de 11 x 10-6/C°

Teste 02

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Calor

Calor é a energia transferida de um sistema para o ambiente ou vice-versa devido a uma diferença de temperatura.

O que é calor?

Unidade:

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Calor - Absorção de Calor por Sólido e Líquidos

Constante de proporcionalidade entre o calor Q recebido ou cedido por um objeto e a variação de temperatura ∆T do objeto.

Capacidade Térmica (C)

Pode-se transferir uma quantidade de calor ilimitada para um objeto, desde que seja mantida uma diferença de temperatura.

𝐶=𝑄∆𝑇

A unidade de medida da capacidade térmica é cal/°C ou J/K.

É a “Capacidade térmica por unidade de massa”, na qual se refere a uma massa unitária do material de que é feito o objeto.

Calor Específico (c)

𝐶=𝑐 .𝑚

𝑄=𝑚𝑐∆𝑇Logo, combinando as equações de proporcionalidade acima, tem-se:

A unidade de medida do calor específico é a cal/g°C ou J/kgK.

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Alguns calores EspecíficosCalor - Absorção de Calor por Sólido e Líquidos

Quando o calor é transferido para uma amostra sólida ou líquida nem sempre a temperatura da amostra aumenta. Em vez disso, a amostra pode mudar de fase (ou de estado).

Sólido

Líquido

Gasoso

Os átomos formam uma estrutura rígida por meio de atrações mútua.

Os átomos apresentam maior energia e mobilidade, gerando aglomerados transitórios e não possuem estrutura rígida.

Os átomos apresentam uma energia ainda maior, não interagem e podem ocupar todo o volume de um recipiente.

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Processo requer energia.(Átomos ou moléculas do sólidos devem ser

liberados de sua estrutura rígida)

Fundir

Sólido → Líquido

Solidificar

Líquido → Sólido

Vaporizar

Líquido → Vapor

Processo retira energia do líquido.(Átomos ou moléculas voltam a formar a

estrutura rígida de um sólido)

Processo requer energia.(Átomos ou moléculas do sólidos devem ser

liberados de seus aglomerados)

Condensar

Vapor → LíquidoProcesso retira energia do gás.

(Átomos ou moléculas do sólidos devem voltar a se aglomerar)


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Calores de TransformaçãoQuantidade de energia por unidade de massa que deve ser transferida em forma de calor para que uma amostra mude totalmente de fase.

Calor de vaporização:Calor de fusão:


𝑄=𝑚𝐿Para a água os calores latentes de fusão e vaporização são:

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03) (a) Que quantidade de calor deve absorver uma amostra de gelo de massa m = 720 g a -10 °C para passar ao estado líquido a 15 °C?

(b) Se fornecemos ao gelo uma energia total de apenas 210 kJ (na forma de calor), quais são o estado final e a temperatura final da amostra?

04) Um lingote de cobre de massa mc = 75 g é aquecido em um forno de laboratório até a temperatura T = 312 °C. Em seguida, o lingote é colocado em um béquer de vidro contendo uma massa ma =220 g de água. A capacidade térmica Cb do béquer é 45 cal/K. A temperatura inicial da água e do béquer é Ti = 12 °C. Supondo que o lingote, o béquer e a água são um sistema isolado e que a água não é vaporizada, determine a temperatura final Tf do sistema quando o equilíbrio térmico é atingido.

Teste 03 e 04

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