termo compacto md01

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TERMOLOGIA ENEM COMPACTO Professor Antonio Marcos

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Page 1: Termo compacto md01

TERMOLOGIA ENEM

COMPACTO

Professor Antonio Marcos

Page 2: Termo compacto md01

Termometria

• Conceitos básicos:

• Temperatura – É uma medida do grau de agitação das partículas de um corpo.

• Energia térmica – É a energia cinética das partículas que constituem o corpo, nos gases é chamada de energia interna.

• Calor – É a energia térmica em trânsito entre dois ou mais corpos de diferentes temperaturas.

Page 3: Termo compacto md01

Equilíbrio térmico

• O Calor flui naturalmente do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura

80° C 20°C

Page 4: Termo compacto md01

Equilíbrio térmico

• Após as trocas de calor os corpos tendem a estabelecer as mesmas temperaturas.

• Note que a temperatura de equilíbrio não deve ser necessariamente a média das temperaturas iniciais.

42°C 42°C

Page 5: Termo compacto md01

Escalas termométricas

P = 1atm

Equação de conversão das temperaturas

Relação entre as variações de temperatura

5

273

9

32

5

KFC TTT

595

KFC TTT

Page 6: Termo compacto md01

QUESTÃO 01 P. 01

Page 7: Termo compacto md01

QUESTÃO 02 P. 01

Page 8: Termo compacto md01

QUESTÃO 03 P. 02

Page 9: Termo compacto md01

QUESTÃO 04 P. 02

Page 10: Termo compacto md01

Calorimetria

• Calor Sensível – Provoca mudança de temperatura no corpo, sem modificar o estado físico.

Page 11: Termo compacto md01

Calor Sensível

• Q→Quantidade de calor(cal)

• m →massa da substância(g)

• c →calor específico(cal/g°C)

• Δθ →Variação de temperatura(°C)

• cÁgua = 1cal/g°C

• 1cal ≈ 4,18 joules

..cmQ

Page 12: Termo compacto md01

Calor Latente

• Provoca mudança de estado físico sem modificar a temperatura.

LmQ .

Page 13: Termo compacto md01

Curva de aquecimento da água

Page 14: Termo compacto md01

QUESTÃO 06 P.03

Page 15: Termo compacto md01

QUESTÃO 07 P.03

Page 16: Termo compacto md01

QUESTÃO 08 P.04

Page 17: Termo compacto md01

QUESTÃO 09 P. 04

Page 18: Termo compacto md01

Capacidade térmica (C)

• É a capacidade que um corpo possui de realizar trocas de calor mediante variação de temperatura.

• Sistema Diatérmico é aquele que permite as trocas de calor entre os corpos que separa. Tem capacidade térmica. Ex.: Vidro, plástico, alumínio, acrílico, etc.

• Sistema adiabático é aquele que impede as trocas de calor entre os corpos que separa. A capacidade térmica é desprezível.EX.: Isopor, Garrafa térmica, etc.

QC cmC .

Page 19: Termo compacto md01

Princípio Fundamental da calorimetria

• Em um sistema termicamente isolado(adiabático), a soma algébrica das quantidades de calor é nula.

QX + QA = 0

Page 20: Termo compacto md01

APLICAÇÕES I

Page 21: Termo compacto md01

APLICAÇÕES I

Page 22: Termo compacto md01

APLICAÇÕES I

Page 23: Termo compacto md01

APLICAÇÕES I

Page 24: Termo compacto md01

APLICAÇÕES II

Page 25: Termo compacto md01

APLICAÇÕES II

Page 26: Termo compacto md01

Dilatação Térmica:

Variação da dimensão de um corpo quando sua temperatura varia.

- Dilatação Linear

- Dilatação Superficial

- Dilatação Volumétrica

Entre elas temos:

Page 27: Termo compacto md01

Dilatação Linear (ΔL)

• É uma variação no Comprimento (L) dos corpos.

• ΔL; Lo → m

• α → °C-1

• Δθ → °C

ΔL = L - Lo

ΔL = Lo . α . Δθ

L =Lo.(1 + α. Δθ)

Page 28: Termo compacto md01

Dilatação Superficial

• É uma variação na Área(A) dos corpos.

ΔΑ =Ao.β.Δθ

ΔΑ =A -Ao

A =Ao.(1 + βΔθ)

ΔA;Ao→m² β → °C -1 Δθ → °C

Page 29: Termo compacto md01

Dilatação Volumétrica

• É uma variação no Volume(V) dos corpos.

ΔV=Vo.γ.Δθ

V=Vo(1+γ.Δθ)

ΔV = V-Vo ΔV;Vo→m³ γ → °C -1 Δθ → °C

Page 30: Termo compacto md01

Relação entre Coeficientes de dilatação

• A relação é válida apenas para corpos Isótropos:

• Daí decorre que :

• β=2α e que γ = 3α

321

Page 31: Termo compacto md01

Aplicações I

Page 32: Termo compacto md01

Aplicações I

Page 33: Termo compacto md01

Aplicações II

Page 34: Termo compacto md01

Dilatação dos líquidos

• É uma dilatação exclusivamente volumétrica

γReal = γRecipiente + γaparente

Dilatação aparente

Dilatação do recipiente

RECIPIENTEAPARENTEREAL VVV

Page 35: Termo compacto md01

Aplicações I

Page 36: Termo compacto md01

Comportamento anômalo da água

• Ao aquecer a água podemos observar que:

0°C a 4°C 4°C

d →máxima d →aumenta

Vol. →aumenta Vol.→diminui

4°C a 100°C

Vol. →mínimo

d →diminui

Page 37: Termo compacto md01

Por que os lagos se congelam só na

superfície?

• Suponha que a temperatura do ar seja diminuída de 20° C para 4° C. A água da superfície, que está em contato direto com o ar, esfria-se e fica mais densa que a água do fundo, como pode ser observado no gráfico da densidade. Esta diferença de densidade provoca a movimentação da água: sobe água “quente”(menos densa) e desce água “fria”(mais densa).

Page 38: Termo compacto md01

Aquecimento → Variação na Densidade(µ)

Page 39: Termo compacto md01

Processos de transmissão de calor

• Condução – É a propagação do calor através do meio

material sólido, transportando energia, sem, no entanto

transportar matéria. Ex.: Condutores metálicos

Page 40: Termo compacto md01

Fluxo de calor (ɸ)

Ocorre apenas nos processos de condução

A B

Espessura (e)

Área de secção transversal

Lei de Fourier

t

Q

e

AK ||.

Ф = Fluxo de calor (Cal/s)

Q=Quantidade de calor (Cal)

Δt=Variação de tempo (s)

K= Condutibilidade térmica (cal/s.m°C)

A= Área de secção transversal (m²)

e= espessura (m)

Page 41: Termo compacto md01

Convecção Térmica

É a propagação do calor no meio material fluido,

transportando energia e matéria. Ex.: Ar refrigerado,

chuvas convectivas, brisas marítimas e continentais.

Page 42: Termo compacto md01
Page 43: Termo compacto md01

Irradiação Térmica

É a propagação de calor através de ondas

eletromagnéticas, independendo do meio material. É

também o único processo que ocorre no vácuo. Ex.:

Luz solar, microondas, laser, raios X, ondas de rádio

e TV.

Page 44: Termo compacto md01

Garrafa térmica – Vaso de Dewar

Vácuo

Minimiza a propagação do calor por condução e convecção

Paredes duplas espelhadas

Minimizam a propagação do calor por irradiação

Atenção! O fato da parede ser sólida implica que além da redução das perdas de calor por irradiação, de forma direta, há uma redução das perdas por condução, de forma indireta.

Page 45: Termo compacto md01

Aplicações I – QUESTÃO 16 Uma menina deseja fazer um chá de camomila, mas

só possui 200g de gelo a 0°C e um forno de microondas cuja potência máxima é de 800W. Considere que a menina está ao nível do mar, o calor latente de fusão do gelo é de 80cal/g, o calor específico da água é 1cal/g°C e que 1 caloria vale aproximadamente 4J. Usando esse forno sempre em potência máxima, o tempo necessário para a água entrar em ebulição é:

a) 45s

b) 90s

c) 180s

d) 360s

e) 500s

Page 46: Termo compacto md01
Page 47: Termo compacto md01

Termodinâmica

V h

VP .

Área

FP

N

J N/m² m³

ExpansãoτV 00

CompressãoτV 00

nuloτV 00

Page 48: Termo compacto md01

Transformações com pressão variável

2121 Área1212 Área

Page 49: Termo compacto md01

Transformações cíclicas

ciclociclo Área

Ciclo Horário → +

Ciclo Anti-Horário → -

Page 50: Termo compacto md01

QUESTÃO 22 O gráfico abaixo mostra as transformações sofridas por um gás

ideal. De acordo com as especificações abaixo e seus conhecimentos sobre transformações gasosas, é correto afirmar:

0

2

8

20 60 V(m3)

P(N/m2)

A B

C

I. O gás sofre uma expansão gasosa no trecho AB, cujo trabalho realizado pelo gás vale 80 joules. II. No trecho BC, o gás realiza trabalho sobre a vizinhança. III. No trecho CA, o gás não realiza trabalho. IV. O trabalho total no ciclo ABCA vale 120 joules. V. O gás utilizado no ciclo obedece às leis gerais dos gases.

a) Apenas I, II e III são corretas. b) Apenas II, IV e V são corretas. c) Apenas I, III e V são corretas.

d) Apenas I, III, IV e V são corretas. e) Apenas II, III e IV são corretas.

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1ª Lei de termodinâmica

UQ Q Quantidade de Calor

Trabalho

U Variação da energia interna

TRnU ..2

3

Page 52: Termo compacto md01

Transformações gasosas

• 1. Isotérmica

• ΔU =0

QIsoterma

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Transformações gasosas

• 2. Isobárica

• 3. Isocórica/Isovolumétrica

UQ

UQ

Page 54: Termo compacto md01

Transformações gasosas

• 4. Adiabática

• Importante!

U

Em todo gráfico cíclico ΔU=0

Page 55: Termo compacto md01

Máquinas térmicas

Essencialmente, convertem calor em trabalho mecânico.

Page 56: Termo compacto md01

Segunda Lei da Termodinâmica

• Enunciados: • Clausius : “O calor flui espontaneamente do ponto de

maior temperatura para o ponto de menor temperatura”. • Kelvin : “É impossível a uma máquina térmica converter

calor integralmente em trabalho”. • Carnot : “O funcionamento da máquina térmica se torna

possível ao utilizarmos duas fontes térmicas de diferentes temperaturas”.

Page 57: Termo compacto md01

Sistema termodinâmico

• Trabalho Rendimento Potência

Fonte Quente Máquina térmica Fonte fria

Q1 Q2

21 QQ

1Q

t

Admissão jeiçãoRe

Page 58: Termo compacto md01

Máquinas de refrigeração(Bombas de calor)

A Máquina absorve o calor Q2 de um reservatório frio e rejeita o calor Q1 para um reservatório quente. O trabalho realizado na bomba de calor é

12 QQ O trabalho é forçado !

||

2

Q

Nesses casos, o rendimento é medido como eficiência da máquina.

Page 59: Termo compacto md01

Ciclo de Carnot

• É um ciclo termodinâmico, reversível, ideal para máquinas térmicas, que se constitui basicamente de duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas.

1

21

O rendimento do ciclo de Carnot depende exclusivamente das temperaturas de suas fontes.

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ENTROPIA DO UNIVERSO

Entropia do universo – É a degradação contínua de energia em um sistema físico que implica na desordem sistemática em função de suas perdas energéticas.

Os sistemas isolados tendem à desordem e a entropia é uma medida dessa desordem

Page 61: Termo compacto md01

ENTROPIA DO UNIVERSO

• A energia tende a se dispersar: “O ar quente dentro de um forno se dispersa quando a porta do forno é aberta”. “A energia das ligações químicas da madeira se degrada quando o material é queimado”.

• ENTROPIA, nada mais é, que o termo usado para descrever dispersão ou degradação de energia. A entropia, pode ser medida como a quantidade de desordem de um sistema.

Page 62: Termo compacto md01

MÓDULO 06 P. 158

Page 63: Termo compacto md01

MÓDULO 06 P. 162

Page 64: Termo compacto md01

MÓDULO 06 P. 170

Page 65: Termo compacto md01

2ª lei da termodinâmica.