2012103_183045_Lei_Zero-Termometria_Dilatacao

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Transferência de 
Calor
Termodinâmica - Lei Zero da Termodinâmica, 
Termometria e Dilatação Térmica
Belo Horizonte, outubro de 2012
 
 
 FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS – FEAMIG
 Instituto Educacional “Cândida de Souza” 
!
Lei Zero da 
Termodinâmica
Lei Zero da Termodinâmica: equilíbrio térmico
Se dois corpos (A e C) estão em equilíbrio 
térmico com um terceiro corpo (B), eles (A,C e B) 
estão em equilíbrio térmico entre si.
B
A C
Isolamento
Corpo B
Corpo CCorpo A
Termometria
Corpo quente e corpo frio
Corpo ser quente ou ser frio está relacionado com 
uma referência utilizada.
Águalíquida
(T = 25º C)
(1 atm)
Águavapor super
(T = 125º C)
(1 atm)
Ferro Gusalíquido
(T = 1.750º C)
(1 atm)
Corpo quente e corpo frio
O conceito de quente e frio é relativo e depende 
de uma referência e não pode ser quantificado.
Águalíquida é mais fria que águavapor super, esta é 
mais fria que ferro gusalíquido. 
Ferro gusalíquido é mais quente que águavapor super, 
este é mais quente que a águalíquida. 
Termometria
Temperatura
Grandeza física que está relacionada com a 
energia cinética média de cada uma das 
partículas de um sistema em equilíbrio térmico.
A temperatura pode ser mensurada por 
instrumentação adequada (termopar, PT-100, 
termômetro de gás, câmera térmica e entre 
outros).
Termometria
Temperatura
Escalas mais utilizadas:
·Celsius (º C);
·Fahrenheit (º F).
Enquanto suas respectivas escalas absolutas são:
·Kelvin (K);
·Rankine (º R).
Termometria
Temperatura
Escala Celsius (º C):
·0º C é a temperatura de fusão da água a 1 atm 
(101,325 kPA);
·100º C é a temperatura de ebulição da água a 1 
atm (760 mm Hg);
·A escala Celsius foi chamada de escala 
centígrada (há 100 divisões entre o ponto de 
fusão da água e o ponto de ebulição da água a 1 
atm).
Termometria
Temperatura
Escala Kelvin (K): Escala Termodinâmica Absoluta
·0 K é o ZERO ABSOLUTO;
·273,15 K é a temperatura de fusão da água a 1 
atm (equivale a temperatura de 0º C);
· 373,15 K é a temperatura de ebulição da água a 
1 atm (equivale a temperatura de 100º C);
·Temperatura do ponto tríplo da água(sólido, líquido 
e vapor): T = 273,16 K.
·∆ T = 1 K = 1º C
·T(K) = T(ºC) + 273,15 K
Termometria
Temperatura
Escala Fahrenheit (º F):
·escala de temperatura utilizada no dia-a-dia dos 
habitantes dos E.U.A e Reino Unido;
·32º F: temperatura de fusão da água a 1 atm;
·212º F: temperatura de ebulição da água a 1 atm;
·relação de temperatura com a escala Celsius:
 T(ºF) = [(9/5) x T(º C) ] + 32º F
Termometria
Temperatura
Escala Rankine (º R): Escala Termodinâmica Absoluta
·0º R é o ZERO ABSOLUTO;
·0º R = 0K;
·∆T = 1º R = 1º F;
· escala de temperatura utilizada na engenharia 
dos E.U.A e Reino Unido;
·relação de temperatura com a escala Fahrenheit:
 T(ºR) = T(º F) + 459,67º R
·relação de temperatura com a escala Kelvin:
 T(ºR) = (9/5) x T(K)
Termometria
Dilatação Térmica
Dilatação Térmica
·Abrir uma tampa metálica de um pote de vidro 
com o auxílio de vapor de água;
·Junta da dilatação de um prédio;
·Lâmina bimetálica (disjuntor)
Fonte: http://www.passeiweb.com/na_ponta_lingua/sala_de_aula/fisica/termologia/
dilatacao_termica/termologia_2_6_exerc_resol. Acesso em: 29 set. 2012.
Dilatação Térmica Linear (∆L)
Depende:
·material em questão;
·dimensão linear inicial do material;
·variação de temperatura do material.
Dilatação Térmica
Dilatação Térmica Linear (∆L)
∆L = α x L0 x ∆T
·∆L: variação de dimensão linear do material;
·α: coeficiente de dilatação linear do material;
·α (K-1) ou α (º C-1);
·L0: dimensão linear inicial do material;
·∆ T: variação de temperatura do material;
·∆ T = (Tf - Ti).
Dilatação Térmica
Dilatação Térmica Linear (∆L)
Dilatação Térmica
Exemplo:Exemplo:Exemplo:
Substância α (10-6 / ºC) Substância α (10-6 / ºC)
Gelo (0º C) 51 Aço 11
Chumbo 29 Vidro (comum) 9
Alumínio 23 Vidro (Pyrex®) 3,2
Latão 19 Diamante 1,2
Cobre 17 Invar (liga Fe-Ni) 0,7
Concreto 12 Quartzo (fundido) 0,5
Dilatação Térmica Superficial (∆A)
Depende:
·material em questão;
·área inicial do material;
·variação de temperatura do material.
Dilatação Térmica
Dilatação Térmica Superficial (∆A)
∆A = β x A0 x ∆T
·∆A: variação superficial do material;
·β: coeficiente de dilatação superficial do material;
·β = 2 x α;
·A0: área inicial do material;
·∆ T: variação de temperatura do material;
·∆ T = (Tf - Ti).
Dilatação Térmica
Dilatação Térmica Volumétrica (∆V)
Depende:
·material em questão;
·volume inicial do material;
·variação de temperatura do material.
Dilatação Térmica
Dilatação Térmica Volumétrica (∆V)
∆V = Ɣ x V0 x ∆T
·∆V: variação volumétrica do material;
·Ɣ: coeficiente de dilatação superficial do material;
·Ɣ = 3 x α;
·V0: volume inicial do material;
·∆ T: variação de temperatura do material;
·∆ T = (Tf - Ti).
Dilatação Térmica
Exercício 1
Em um determinado posto de combustível, a 
temperatura constante do óleo diesel dentro do 
reservatório é de 20º C. O dono desse posto comprou 
18.500 L de óleo diesel de uma distribuidora. Sabe-se 
que esse combustível estava a 43º C, quando o 
caminhão tanque foi enchido na refinaria. Ao chegar 
no posto, o motorista da carreta verificou a 
temperatura do produto, que era de 20 º C. Quantos 
litros foram entregues ao cliente? Qual foi o lucro ou 
prejuízo para o dono do posto devido à variação 
volumétrica?
Dilatação Térmica
Exercício 1
Sabe-se:
ɣóleo diesel = 9,5 x 10-4/ º C;
αtanque = 11 x 10-6/ º C;
custood = R$ 1,85 / Lóleo diesel
Dilatação Térmica
Exercício 2
Coloca-se uma certa quantidade de água a 25º C em 
um congelador a 0º C. O volume específico da água a 
25º C é de 0,001003 m3/kg, enquanto o da água(sólida) 
a 0º C é de 0,0010908 m3/kg. Sabe-se que o volume 
de água final é de 1 L.
Dilatação Térmica
Exercício 2
a) Qual é a densidade da água a 25º C e a 0ºC?
b) Qual é a massa de água para que seu volume seja 
de 1 L a 0º C.
c) Qual é o volume da água a 25º C para a massa 
determinada no item anterior?
d) Qual é a variação volumétrica da água nesse 
processo (de 25º C até 0º C)?
Dilatação Térmica