TERMODINÂMICA

AULA 1

PROVA DATA

A-1 24/04/2012

A-2 19/06/2012

A-3 10/07/2012

TERMODINÂMICA

MÁQUINAS TÉRMICAS

TERMODINÂMICA

AULA 1

TERMODINÂMICA

1- A ciência Termodinâmica

2- Temperatura e termômetros

3- A Lei Zero

4- Escala de temperaturas

UNIDADE I - INTRODUÇÃO

TERMODINÂMICA

A palavra termodinâmica teve origem na

junção de dois vocábulos gregos, therme (calor) e

dynamis (força), que têm a ver com as primeiras

tentativas para transformar calor em trabalho e que

constituíram o objetivo primordial desta ciência.

TERMODINÂMICA

TERMODINÂMICA

É a ciência que trata da energia e de suas

transformações.

A CIÊNCIA TERMODINÂMICA

TERMODINÂMICA

APLICAÇÕES PRÁTICAS DA TERMODINÂMICA

TERMODINÂMICA

TEMPERATURA

Temperatura é a grandeza física associada ao

estado de movimento ou a agitação das partículas que

compõem os corpos.

TERMODINÂMICA

TEMPERATURA

No cotidiano é muito comum as pessoas

medirem o grau de agitação dessas partículas através

da sensação de quente ou frio que se sente ao tocar

outro corpo.

TERMODINÂMICA

TEMPERATURA

No entanto não podemos confiar na sensação

térmica. Para isso existem os TERMÔMETROS, que

são graduados para medir a temperatura dos corpos.

TERMODINÂMICA

Um termômetro é um aparelho

usado para medir a temperatura ou as

variações de temperatura.

TERMÔMETRO

TERMODINÂMICA

A invenção do termômetro é atribuída a Galileu

Galilei, que em 1592 usou um tubo invertido, cheio de ar e

água, no qual a elevação de temperatura exterior produzia

dilatação do ar e a conseqüente alteração do nível da água.

TERMÔMETRO

TERMODINÂMICA

A Lei Zero estabelece que:

“Se dois corpos estiverem em equilíbrio

térmico com um terceiro, estarão em equilíbrio

térmico entre si”.

Aqui, o termo equilíbrio térmico indica

igualdade de temperatura.

LEI ZERO DA TERMODINÂMICA

TERMODINÂMICA

Por definição, dois corpos possuem a mesma

temperatura se estiverem em equilíbrio térmico entre si.

A Lei Zero da termodinâmica, permite, também,

definir uma escala de temperatura, como por exemplo, as

escalas de temperatura Celsius e Fahrenheit.

LEI ZERO DA TERMODINÂMICA

TERMODINÂMICA

A escala de temperatura Celsius define a

temperatura solidificação da água, formando gelo, como

sendo zero graus Celsius (0°C) e a de ebulição da água a

partir do estado líquido como sendo 100°C.

Já a escala Fahrenheit, define a temperatura do gelo

como 32°F e a do vapor como 212°F.

LEI ZERO DA TERMODINÂMICA

TERMODINÂMICA

O grau Fahrenheit (°F) é uma

escala de temperatura proposta pelo

cientista Daniel Gabriel Fahrenheit em

1724. nasceu em Danzig, na época

uma cidade alemã que hoje chama-se

Gdansk, na Polônia.

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

ESCALA DE TEMPERATURAS

Nesta escala o ponto de

fusão da água é de 32 °F e o

ponto de ebulição de 212 °F.

Uma diferença de 1,8 grau

Fahrenheit equivale à de 1 °C.

TERMODINÂMICA

O grau Celsius (°C)

designa a unidade de

temperatura, assim denominada

em homenagem ao astrônomo

sueco Anders Celsius a propôs

em 1742.

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

A escala de temperatura Celsius foi concebida de

forma a que o ponto de solidificação da água

correspondesse ao valor zero, e o ponto de ebulição

correspondesse ao valor 100, observados a uma pressão

atmosférica padrão.

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

O kelvin (K) é o nome da

unidade de base do Sistema

Internacional de Unidades (SI) para a

grandeza temperatura termodinâmica.

É a escala definida como aquela

na qual a temperatura do ponto triplo da

água tem o valor de 273,16 K.

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

O ponto triplo de uma

substância é a temperatura e

a pressão nas quais os três

estados da matéria (sólido,

líquido e gasoso) coexistem

em equilíbrio termodinâmico.

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

O ponto triplo a

temperatura da água é

exatamente 273,16 kelvin

(0,01 °C) e a pressão é

611,73 pascal (cerca de

0,006 bar)

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

Na escala Kelvin 0 K é o "zero

absoluto" e é equivalente a

- 273,16 ºC. O intervalo de um grau

é exatamente o mesmo que aquele

usado para a escala Celsius.

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

A escala Rankine é uma

escala de temperatura assim

chamada em homenagem ao

engenheiro e físico escocês

William John Macquorn Rankine,

que a propôs em 1859.

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

Nesta escala o

ponto de fusão da água é

de 0 ºRa e o ponto de

ebulição de 672 ºRa.

Uma diferença de

1 ºF equivale à de 1 ºRa.

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

É um conceito no qual um

corpo não conteria energia

alguma. Todavia, as leis da

Termodinâmica mostram que a

temperatura jamais pode ser

exatamente igual a zero Kelvin,

ou -273,15 °C;.

ZERO ABSOLUTO

TERMODINÂMICA

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

ESCALA DE TEMPERATURAS

TERMODINÂMICA

EXERCÍCIO

TERMODINÂMICA

Quando Fahrenheit definiu a escala termométrica que

hoje leva o seu nome, o primeiro ponto fixo definido por ele, o

0ºF, corresponde à temperatura obtida ao se misturar uma

porção de cloreto de amônia com três porções de neve, à

pressão de 1atm. Determine:

a) A temperatura na escala Celsius (ºC).

b) A temperatura na escala Rankine (ºRa).

c) A temperatura na escala Kelvin (K).

EXERCÍCIO 1

TERMODINÂMICA

A escala Reamur de temperatura, que hoje está em

desuso, adotava para o ponto de gelo 0°R e para o ponto

de vapor 80°R. Se indicação de temperatura nesta escala

for de 86°R. Determine:

a) A temperatura na escala Celsius (ºC).

b) A temperatura na escala Rankine (ºRa).

c) A temperatura na escala Kelvin (K).

EXERCÍCIO 2

TERMODINÂMICA

Um estudante construiu uma escala de temperatura

E atribuindo o valor 0°E à temperatura equivalente a 20°C

e o valor 100°E à temperatura equivalente a 104°F.

Quando um termômetro graduado na escala E indicar

25°E, quanto indicará o outro termômetro graduado na

escala Fahrenheit?

EXERCÍCIO 3

TERMODINÂMICA

Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor

20°X para a temperatura de fusão do gelo e 80°X para a

temperatura de ebulição da água, sob pressão normal.

Quando a temperatura de um ambiente sofre uma variação

de 30°X, qual a variação correspondente na escala

Celsius?

EXERCÍCIO 4

TERMODINÂMICA

Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor

10ºX para a temperatura de fusão do gelo e 120ºX para a

temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. Em

que temperatura a escala X dá a mesma indicação que a

escala Celsius? R: -100

EXERCÍCIO 5

TERMODINÂMICA

Um termômetro foi construído de tal modo que a 0ºC

e 100ºC da escala Celsius corresponde –5ºX e 105ºX,

respectivamente. Qual a temperatura de mesmo valor

numérico nas duas escalas? R:52,5

EXERCÍCIO 6

TERMODINÂMICA

Para medir a febre de pacientes, um estudante de

medicina criou sua própria escala de temperatura. Nessa

nova escala, os valores de 0 (zero) e 10 (dez)

correspondem respectivamente a 37ºC e 40ºC. Qual a

temperatura de mesmo valor numérico nas duas escalas?

EXERCÍCIO 7

TERMODINÂMICA

Um estudante, durante uma prática de Termologia, resolve

estabelecer uma nova escala termométrica (escala ºX) a partir

dos pontos fixos fundamentais medidos nas escalas Celsius e

Fahrenheit. Para tanto, ele adotou como temperatura do “ponto

de gelo” e como temperatura do “ponto de vapor”, para essa

nova escala, respectivamente, as diferenças entre as

correspondentes medidas na escala Fahrenheit e Celsius. Qual

as equações que relacionam as escalas ºC e ºX e ºF e ºX ?

EXERCÍCIO 8

TERMODINÂMICA

Uma certa massa de gás perfeito sofre uma

transformação isobárica e sua temperatura varia de 293K

para 543K. Qual a variação da temperatura do gás, nessa

transformação, medida na escala Fahrenheit?

EXERCÍCIO 9

TERMODINÂMICA

Mediu-se a temperatura de um corpo com dois

termômetros: um, graduado na escala Celsius, e outro, na

escala Fahrenheit. Verificou-se que as indicações nas duas

escalas eram iguais em valor absoluto. Qual o valor da

temperatura do corpo?

EXERCÍCIO 10

TERMODINÂMICA

Um turista brasileiro, ao desembarcar no aeroporto de

Chicago, observou que o valor da temperatura lá indicado,

em °F, era um quinto do valor correspondente em °C.

Qual foi o valor observado?

EXERCÍCIO 12

TERMODINÂMICA

Um recipiente, feito de um material cujo coeficiente

de dilatação é desprezível, contém um gás perfeito que

exerce uma pressão de 6,00 atm quando sua temperatura

é de 111ºC. Quando a pressão do gás for de 4,00 atm, qual

será a sua temperatura em K?

EXERCÍCIO 13

TERMODINÂMICA

Quando se mede a temperatura do corpo humano

com um termômetro clínico de mercúrio em vidro, procura-

se colocar o bulbo do termômetro em contato direto com

regiões mais próximas do interior do corpo e manter o

termômetro assim durante algum tempo, antes de fazer a

leitura. Para que serve esses dois procedimentos?

EXERCÍCIO 14

TERMODINÂMICA

FIM