aula termodinamica
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TermodinâmicaTRANSCRIPT
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Disciplina: Fsica Geral 1
Prof. Heurison S. Silva
Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Disciplina: Fsica Geral 1
Prof. Heurison S. Silva
Temperatura Calor
Transmisso de calor
1a Lei da Termodinmica
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Temperatura
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Temperatura: o grau de agitao
das partculas (tomos, molculas) de
um corpo.
Temperatura
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Lei zero da termodinmica
Se dois corpos A e B esto individualmente em equilbrio
trmico com um outro corpo T, ento A e B esto em
equilbrio trmico entre si.
A B
T
197,8
T
197,8
T
197,8
A
A
B
B
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Temperatura
3
)16,273(p
pKT Definio de temperatura
Termmetro de gs a volume constante
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Temperatura
Escalas termomtricas
Pontos de referncia ou pontos fixos:
Temperatura de fuso do gelo Temperatura de ebulio da gua Temperatura do ponto triplo
373K
K
100C
0C
212F
32F 273K
C F
Ponto fixo 2
Ebulio da gua
Ponto fixo 1
Fuso do gelo
Kelvin
(absoluta) Celsius Fahrenheit
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Exemplo 1
Uma escala antiga Z tem valores ZF = -14Z e ZE = 65Z para
o ponto de fuso do gelo e ebulio da gua,
respectivamente. Para uma temperatura T = -98Z, qual o
valor da leitura com um termmetro na escala F e na escala
C?
65Z
-14Z
100C
0C
212F
32F
-98Z C F
Ebulio da gua
Fuso do gelo
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Calor
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Q > 0 sistema recebe calor
Q < 0 sistema perde calor
Q = 0 no h troca de calor
Calor
Calor: energia trmica em trnsito.
Corpo A Corpo B
Q
TA > TB
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
1J 0,2389 cal 9,481 x 10-4 Btu
1 Btu 1,055 x 103 J 252,0 cal
1 cal 3,969 x 10-3 Btu 4,186 J
1 Cal 103 cal 4186 J
Unidades de calor
Caloria (cal):
Btu: (British Thermal unit)
Joule (J):
Relao entre as unidades
Calor
quantidade de calor que aumentaria a
temperatura de 1 g de gua de 14,5C para
15,5C.
quantidade de calor que aumentaria a
temperatura de 1 lb de gua de 63F para 64F.
unidade de energia do sistema internacional.
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Calor
Capacidade calorfica (C)
Calor especfico (c)
Constante de proporcionalidade entre o calor recebido (ou
perdido) Q e a variao de temperatura que o corpo sofre.
)( if TTCTCQ T
QC
Unidade:
cal/C cal/K J/K
a capacidade calorfica por unidade de massa de um
material.
m
Cc mcC
Unidade:
cal/gC cal/gK J/kgK )( if TTmcTmcQ
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Substncia Calor Especfico
(cal/g.K)
Calor especfico
(J/kg.K)
chumbo 0,0305 128
vidro 0,20 840
lcool
etlico 0,58 2.430
gua 1,00 4,190
alumnio 0,215 900
Calor
Alguns valores de calores especficos
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Calor
Calor de transformao (L)
a quantidade de calor por unidade de massa que deve ser
transferida a uma amostra para que ela sofra mudana de
fase.
mLQ m
QL
Unidade:
cal/g J/kg
Para a gua: LV = 539 cal/g = 40,7 kJ/mol = 2256 kJ/kg
LF = 79,5 cal/g = 6,01 kJ/mol = 333 kJ/kg
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Calor
Estados fsicos da matria e as transformaes de fase
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Calor
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Qual a quantidade de calor que deve ser absorvida por uma
amostra de gelo de massa 720 g a -10C para ser levada ao
estado lquida a 15C?
Gelo a -10C
gua a 15C Gelo e gua a 0C
Q1 Q3 Q2
Exemplo 2
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Transmisso de calor
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Transmisso de calor
transmisso de calor em slidos atravs
do choque entre seus tomos ou
molculas
Conduo:
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
d
TTAk
t
QP
friaquente
cond
Q quantidade de calor transferida durante o tempo t, da face quente para a
face fria
k condutividade trmica do material A rea das faces d espessura da parede
(Taxa de conduo de calor)
Transmisso de calor
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Conveco: transmisso de calor em fluidos (lquidos e
gases) atravs do transporte de massa a
diferentes regies.
Transmisso de calor
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Transmisso de calor
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Transmisso de calor
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Radiao: transmisso de calor na ausncia de matria, ou
seja, atravs do vcuo. A transmisso se d
atravs de ondas eletromagnticas.
Transmisso de calor
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Transmisso de calor
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Jornal Zero Hora - 14/11/1996
Isolante
trmico
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1a Lei da Termodinmica
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
1a Lei da Termodinmica
Reservatrio trmico
d
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
1a Lei da Termodinmica
Q > 0 sistema recebe calor
Q < 0 sistema perde calor
Q = 0 no h troca de calor
Reservatrio trmico
W > 0 o sistema realiza trabalho
W < 0 a vizinhana realiza trabalho
W = 0 nenhum trabalho realizado
A
Fp
d
dFW
VpdApW
f
i
V
V
dVpW Trabalho termodinmico
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d
Processo trmico: levar o sistema (gs) do estado 1 (inicial)
ao estado 2 (final)
1a Lei da Termodinmica
H varias maneiras. Consideremos trs:
1) Caminho azul
2) Caminho vermelho
3) Caminho verde
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Caminho azul
W = rea sob o grfico
W > 0 (expanso do gs)
p diminuiu, V aumentou
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
1a Lei da Termodinmica
Caminho vermelho
W > 0 (expanso do gs)
Trajeto 1A (p constante)
V aumentou, T aumentou
Q > 0 (gs recebeu calor
W = 0
Trajeto A2 (V constante)
p diminuiu, T diminuiu
Q < 0 (gs perdeu calor)
Wtotal > 0
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1a Lei da Termodinmica
Caminho verde
W = 0
Trajeto 1B (V constante)
p diminuiu, T diminuiu
Q < 0 (gs perdeu calor)
Trajeto B2 (p constante)
V aumentou, T aumentou
W > 0 (expanso do gs)
Q > 0 (gs recebeu calor Wtotal > 0
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
1a Lei da Termodinmica
WQEEE inicialint,finalint,interna
dWdQdE internaou
A energia interna Einterna
tende a crescer se energia
adicionada em forma de
calor Q e tende a diminuir
se a energia for perdida
em forma de trabalho W
realizado pelo sistema.
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1a Lei da Termodinmica
Casos especiais WQE interna
Processo Restrio Conseqncia
Adiabtico
Q = 0 Eint = - W
Volume
constante W = 0 Eint = Q
Ciclo
fechado Eint = 0 Q = W
Expanso
livre Q = W = 0 Eint = 0
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Alguns pensadores da
Termodinmica
Kelvin, Sir William Thomson (1824-1907)
Definiu a escala absoluta de temperatura.
Ander Celsius apresenta a
escala de temperatura com 0
representando o ponto de
fuso da gua e o 100
representando seu ponto de
ebulio.
Nicolas Lonard Sadi Carnot (1776-1832)
Enunciou a 2a Lei da Termodinmica
Definiu o princpio das mquinas trmicas
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Temperatura, calor, 1a Lei da Termodinmica
Obrigado pela ateno!
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