Conceitos de Física

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1. Temperatura
Quando um corpo se aquece as partículas que o compõem vibram cada vez com mais intensidade: esse fenômeno denomina-se temperatura. Quanto maior a agitação, maior a temperatura. "A temperatura é uma grandeza física utilizada para medir o grau de agitação ou a energia cinética das moléculas de uma determinada quantidade de matéria. Quanto mais agitadas essas moléculas estiverem, maior será sua temperatura."
2. Escalas Termométricas
Existem várias escalas para se medir a temperatura de um corpo. Entre as mais usadas estão a Fahrenheit (ºF) e a Celsius (ºC). A escala Celsius se baseia em duas temperaturas:
– A temperatura de solidificação (ou fusão) da água, que é a temperatura de passagem do estado líquido para o sólido (ou vice-versa). 
– A temperatura de vaporização (ou condensação) da água, que é a temperatura de passagem do estado líquido para o gasoso (ou vice-versa). 
Para a temperatura de solidificação é adotado o valor de 0º C; para a temperatura de condensação, 100º C. 
A origem da escala Fahrenheit é menos simples. O importante para o nosso estudo é que as citadas temperaturas na escala Celsius equivalem respectivamente a 32º F e 212º F. A equação de transformação de uma escala na outra será: 
3. A escala Kelvin
Se a medida de temperatura é a medida da agitação das partículas de um corpo, ao resfriá-lo essa agitação vai diminuindo. Em um caso limite, quando as partículas pararem, teremos a menor temperatura possível, o zero absoluto (-273º C). O físico Lorde Kelvin foi o primeiro a calcular teoricamente essa temperatura e criou uma nova escala. Nessa escala, de divisões centesimais, não existem temperaturas negativas e adota-se o zero como início da escala. Veja tabela de relações abaixo: 
4. Calor
Enquanto a temperatura é a medida da agitação das partículas de um corpo, o calor é a energia térmica que é transferida de um corpo de maior temperatura para um de menor temperatura. "O calor, que também pode ser chamado de energia térmica, corresponde à energia em trânsito que se transfere de um corpo para outro em razão da diferença de temperatura. Essa transferência ocorre sempre do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura até que atinjam o equilíbrio térmico."
5. Calorimetria
A medida da transferência de calor é a caloria (cal): 1 cal é a energia necessária para elevar em 1º C, 1 grama de água.
5.1. Calor Sensível 
O calor sensível é aquele calor cedido ou recebido por um corpo desde que não aconteça mudança de fase. Quando vários corpos com diferentes temperaturas são colocados em contato, há uma tendência das partículas transferirem e equalizarem as suas agitações. Com o passar do tempo todos os corpos irão adquirir uma única temperatura, chamada temperatura de equilíbrio térmico.
5.2. Calor Latente
No caso de haver uma mudança de fase, não existe mudança de temperatura, e o calor transferido é usado somente para a mudança de fase.
5.3. Equilíbrio Térmico
A somatória dos calores cedidos e recebidos por todos os corpos de um sistema é nula.
Dilatação Térmica
1. Dilatação Linear
Ocorre quando o corpo tem expansão em uma dimensão. Por exemplo, os fios de telefone ou luz. Expostos ao Sol nos dias quentes do verão, variam suas temperaturas consideravelmente, fazendo com que o fio se estenda causando um envergamento maior, pois aumenta seu comprimento que passa de um comprimento inicial (Li) a um comprimento final (Lf). A mesma coisa acontece com o fio de cabelo quando se utiliza a "chapinha" para alisá-lo. Dizemos que a dilatação provocou um aumento no comprimento.
A dilatação do fio depende de três fatores:
- Da substância de que é feito o fio;
- Da variação de temperatura sofrida pelo fio;
- Do comprimento inicial do fio.
2. Dilatação Superficial
Há corpos que podem ser considerados bidimensionais, pois sua terceira dimensão é desprezível frente às outras duas, por exemplo, uma chapa. Neste caso, a expansão ocorre nas suas duas dimensões lineares, ou seja, na área total do corpo.
A dilatação superficial, da mesma forma que a dilatação linear, depende:
- Da variação de temperatura sofrida pelo corpo;
- Da área inicial; 
- Do material de que é feito o corpo, porém, o coeficiente utilizado é o "coeficiente de dilatação superficial", que vale duas vezes o coeficiente de dilatação linear.
3. Dilatação Volumétrica
A grande maioria dos corpos sólidos possui três dimensões: altura, comprimento e espessura; e, quando aquecidos, sofrem expansão nessas três dimensões o que proporciona um aumento no volume total do corpo. A dilatação ocorre de modo semelhante às dilatações linear e superficial, porém dependente do coeficiente de dilatação volumétrica o que é igual a três vezes o coeficiente de dilatação linear.
Dilatação Térmica dos Líquidos
1. Cálculo da dilatação térmica
A dilatação térmica dos líquidos pode ser calculada de maneira similar à dilatação linear e à dilatação superficial. Confira, a seguir, a fórmula usada para calcular a variação de volume (ΔV) sofrida por um líquido que passou por uma variação de temperatura (ΔT):
ΔV – variação volumétrica (m³)
V0 – volume inicial (m³)
γ - coeficiente de dilatação volumétrica (ºC-1)
ΔT – variação de temperatura (ºC)
Analisando essa fórmula, percebe-se que a variação de volume é diretamente proporcional à variação de temperatura, bem como ao coeficiente de dilatação volumétrica (γ). Isso indica que, quanto maiores forem esses parâmetros, maior será a dilatação do líquido. A fórmula a seguir, similar à anterior, é escrita em termos do volume final do líquido, ao invés de sua variação, observe:
V – volume final do líquido (m³)
2. Dilatação aparente dos líquidos
Quando queremos medir o volume de um líquido que sofreu dilatação térmica, é preciso levar em conta a possibilidade de que o recipiente em que o líquido está armazenado também possa ter passado pelo mesmo processo, tendo, assim, suas dimensões alteradas. Quando isso acontece, é comum que se fale sobre “dilatação aparente dos líquidos”. Imagine uma panela cheia de água até a altura de suas bordas.
Quando o líquido é aquecido, a água dilata e parte de seu volume escorre para fora da panela. O líquido extravasado não representa toda a variação de volume da água, uma vez que o próprio recipiente pode ter dilatado, por isso, dizemos que o líquido que escorre representa um volume aparente. Confira, a seguir, a fórmula utilizada para o cálculo da dilatação aparente:
ΔVap – variação volumétrica aparente (m³)
V0 – volume inicial do líquido (m³)
γap - coeficiente de dilatação volumétrica aparente (ºC-1)
A variação de volume de líquido real é resultado da soma da dilatação aparente do líquido e da dilatação do frasco que o continha, nesse caso, podemos escrever a seguinte relação:
ΔVR – variação volumétrica real do líquido (m³)
ΔVF – variação volumétrica real do frasco (m³)
ΔVap – variação volumétrica aparente (m³)
A partir da fórmula mostrada acima, é possível relacionar os coeficientes de dilatação real, aparente e do frasco, veja como:
Transmissão do Calor
Denomina-se transmissão de calor à passagem da energia térmica de um local para outro. Essa transmissão pode ocorrer de três formas diferentes, por meio da condução, irradiação e convecção térmica.
1. Condução
É a situação em que o calor se propaga através de um “condutor”. Ou seja, apesar de não estar em contato direto com a fonte de calor, um corpo pode ser modificar sua energia térmica se houver condução de calor por meio de outro corpo, ou por outra parte do mesmo corpo. É a transmissão de energia de entre moléculas que compõe um sistema.
Exemplo: A única parte da panela que está em contato direto com o fogo é seu fundo, porém sua parte superior também esquenta. 
2. Convecção
Essa forma de transmissão de calor se estabelece a partir de movimentos de massas fluidas, trocando de posição. Ocorre com o fluxo de mudança de densidade pela temperatura. Quando em um mesmo sistema temos densidades diferentes, a região mais quente é menos densa e tende a subir enquanto que a região mais fria é mais densa e tende a descer.Essa movimentação gera o que chamamos de corrente de convecção.
Exemplo:  o ar em torno do aquecedor se aquece, tornando-se menos denso que o restante. Com isto, ele sobe e o ar frio desce, havendo uma troca de posição do ar quente que sobe com o ar frio que desce. A este movimento de massas de fluido chamamos convecção e as correntes de ar formadas são correntes de convecção.
3. Irradiação
Outra forma de transmissão de calor é a propagação de energia térmica. Dessa maneira, não há necessidade de um meio material para acontecer o transporte, pois o calor se propaga através de ondas eletromagnéticas. Transfere energia através de ondas eletromagnéticas. É o único meio que não precisa de um meio material para se propagar.
Exemplo: forno micro-ondas. O aparelho aquece os alimentos sem haver contato com eles, e ao contrário do forno à gás, não é necessário que ele aqueça o ar. Enquanto o alimento é aquecido há uma emissão de micro-ondas que fazem sua energia térmica aumentar, elevando a temperatura.
Calorimetria
1. Capacidade térmica
A capacidade térmica é a quantidade de calor que deve ser absorvida ou cedida por um corpo para que ocorra variação de 1 °C. 
 
2. Calor específico
Calor específico é a quantidade de calor necessária para que cada grama de uma substância sofra uma variação de temperatura correspondente a 1°C. Essa grandeza é uma característica de cada tipo de substância e indica o comportamento do material quando exposto a uma fonte de calor.
 
3. Calor sensível 
É a quantidade de calor que é transferida entre os corpos, produzindo, assim, uma variação em sua temperatura. O calor sensível é transferido até que os corpos atinjam o equilíbrio térmico. Diferentemente do calor latente, o calor sensível não muda a estrutura física dos corpos, apenas causa uma mudança em sua temperatura.
4. Calor latente
Também chamado de calor de transformação, é uma grandeza física que designa a quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo enquanto seu estado físico se modifica. Importante destacar que durante a transformação a temperatura permanece a mesma, ou seja, constante.
Influência da Pressão no Estado Físico
1. Diagrama de fases
Curva 1: É a curva que divide a região sólida e gasosa do diagrama de fases e é chamada comumente de curva de ressublimação.
Curva 2: É a curva que divide a região sólida e líquida do diagrama de fases e é chamada comumente de curva de solidificação.
Curva 3: É a curva que divide a região sólida e gasosa do diagrama de fases e é chamada comumente de curva de condensação.
Transformação de Estado
O estado de um gás pode ser determinado por suas variações de estado (P, V, T).
1. Isotérmica
Denomina-se transformação isotérmica a transformação gasosa em que a temperatura do sistema permanece constante, ocorrendo variações apenas na pressão e no volume do gás. Na transformação isotérmica, a pressão exercida por uma amostra de gás ideal é inversamente proporcional à sua variação de volume. 
 
2. Isovolumétrica/isocórica/isométrica
Acontece a transformação isocórica quando determinada massa de um gás é submetida a mudanças de temperatura que desencadeiam mudanças de pressão ou vice e versa, considerando-se que temperatura e pressão, nesse caso, são grandezas diretamente proporcionais, enquanto o volume do sistema permanece inalterado.
 
3. Isobárica
Uma transformação isobárica ocorre quando o gás está com uma pressão constante. Nesse caso, a temperatura e o volume é que variam. Dois cientistas principais estudaram como ocorre essa variação nas transformações isobáricas. Num sistema com pressão constante, o volume de determinada massa fixa de um gás é diretamente proporcional à temperatura.
 
Lei Geral dos Gases
1. Equação de Clapeyron
Essa equação consiste na união das três leis dos gases, na qual relaciona as propriedades dos gases dentre: volume, pressão e temperatura absoluta.
P: pressão
V: volume
n: número de mols
R: constante universal dos gases perfeitos: 8,31 J/mol.K ou 0,082
T: Temperatura
 CNTP:
P = 1 ATM 
T = 272 K 	R = 0,082 
V = 22,4 L
 S.I 
P = N/m²
V = m³ R = 8,31 
T = K