FisicaII Temperatura e Calor

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Física II 
Prof. Me Denes Martins de Morais 
Temperatura, Calor e A Primeira 
lei da Termodinâmica 
 
Temperatura 
• A temperatura é 
uma das sete 
grandezas 
fundamentais do SI. 
 
 
• Os físicos medem a 
temperatura na 
escala Kelvin (K) 
 Calor é a energia térmica em trânsito. 
 
 
É errado dizermos que um corpo possui 
calor! 
 
 
Assim, o frio não existe! 
E a temperatura seria então uma medida 
de calor? 
Não! 
Temperatura é a medida da energia 
cinética das partículas de determinado 
corpo. 
Se o calor é energia térmica em trânsito, o 
que é necessário para que haja um fluxo 
de calor? 
Para que haja um fluxo de calor, é 
necessário um gradiente de temperatura, 
onde o calor flui da temperatura mais alta 
para a temperatura mais baixa. 
 O gradiente aponta para a maior 
concentração, e o fluxo tem o sentido da 
menor concentração. Assim o fluxo tem 
sempre o sentido contrário ao gradiente. 
T > 
T < 
G
R
A
D
I
E
N
T
E
 
F
L
U
X
O
 
Escalas de temperaturas: 
 
 
 Celsius, Kelvin e Fahrenheit 
 
• O que essas escalas termométricas 
tem em comum? 
• Todas se baseiam nas medidas de 
temperatura da troca de fase da água 
As conversões de uma unidade para a 
outra podem ser dadas assim: 
 100˚ 373 212˚ 
 
 
 
 ΔC ΔK ΔF 
 
 
 0˚ 273 32˚ 
 
Dica: “Fazer a diferença entre o ponto conhecido 
até o que quer descobrir e dividir pela diferença 
dos extremos” 
Definam equações para transformar as 
temperaturas: 
 
 
 
 de Celsius para Kelvin 
 
 de Kelvin para Fahrenheit 
 
 de Celsius para Fahrenheit 
Suponha que você encontre anotações 
antigas que descrevem uma escala de 
temperatura chamada Z, na qual o ponto 
de ebulição da água é 65º Z, e o ponto de 
congelamento é -14ºZ. A que temperatura 
na escala Fahrenheit corresponde uma 
temperatura T = -98ºZ? Supondo que a 
escala Z seja linear. 
Exemplo 
Lei Zero da Termodinâmica 
Um corpo está em 
equilíbrio térmico quando 
todas as suas partes 
estão a mesma 
temperatura 
Lei Zero da Termodinâmica 
Lei Zero da Termodinâmica 
Lei Zero da Termodinâmica 
Temperatura e Calor 
Calor é energia em trânsito, dessa 
forma, sua unidade também é uma 
unidade de energia, onde pode ser 
utilizado o joule ou a caloria. 
 
 1 caloria é a quantidade de calor 
necessária para elevar de 1ºC a 
temperatura de um grama de água. 
 
1 cal = 4,186 J = 3,968.10-3 Btu 
Calor é a energia trocada entre um sistema 
e o ambiente devido a uma diferença de 
temperatura 
Calor é a energia trocada entre um sistema 
e o ambiente devido a uma diferença de 
temperatura 
Calor é a energia trocada entre um sistema 
e o ambiente devido a uma diferença de 
temperatura 
A Absorção de Calor por 
Sólidos e Líquidos 
• Calor Específico (c) – capacidade 
térmica (C) por unidade de massa (m). 
 
 
 
 
 
• Calor Específico Molar (cM) 
 
A Absorção de Calor por 
Sólidos e Líquidos 
cmC 
M
m
n 
TcmQ 
TcnQ MM 
MUITO IMPORTANTE! 
• A capacidade térmica é uma característica 
do corpo e não da substância. 
 
• Portanto, diferentes blocos de alumínio 
têm diferentes capacidades térmicas, 
apesar de serem da mesma substância. 
 
• Calor específico é uma característica da 
substância e não do corpo. 
 
• Portanto cada substância possui o seu 
calor específico. 
 
Exemplo 
• Fornecendo a um corpo de massa 
1kg uma quantidade de calor igual a 
5Kcal, a sua temperatura varia de 
20ºC a 60ºC, sem mudar de estado 
térmico. Determine: a) sua 
capacidade térmica em J/K; b) o calor 
específico da substância em J/kg.K 
que constitui o corpo. 
 
 
 
• Quando o corpo vai trocar de estado, 
sua temperatura para de aumentar ou 
diminuir, onde a energia fornecida ao 
corpo servirá para romper ou restaurar 
as ligações químicas do certo corpo. 
 
A Absorção de Calor por 
Sólidos e Líquidos 
 
• Assim o calor necessário para a troca 
de fase pode ser dado por: 
 
 Q = m . L 
 
onde L é o calor latente 
 
A Absorção de Calor por 
Sólidos e Líquidos 
CALOR SENSÍVEL E CALOR 
LATENTE 
• Quando um corpo recebe energia, 
esta pode produzir variação de 
temperatura ou mudança de estado. 
• Quando o efeito produzido é a 
variação de temperatura, dizemos 
que o corpo recebeu calor sensível. 
• Se o efeito se traduz pela mudança 
de fase, o calor recebido pelo corpo 
é dito calor latente. 
DIAGRAMA DE FASES DA ÁGUA 
Calor latente de fusão 
Calor latente de vaporização 
Sólida 
Sólida + Líquida 
Líquida 
Líquida + Gasosa 
Gasosa 
Exemplo 
Tem-se 900g de gelo à temperatura de -15 
˚C. a) Calcular a quantidade de calor 
necessária para fazer com que a água que o 
constitui entre em ebulição e atinja a 
temperatura de 140˚C. b) Desenhe o gráfico 
temperatura versus tempo. Dados: o calor 
específico da água e do vapor igual a 0,1 
cal/g˚C, o calor específico do gelo igual a 0,50 
cal/g˚C o calor latente de fusão igual a 80 cal/g, 
calor latente de vaporização 540 cal/g. 
Calor e Trabalho 

f
i
V
V
pdVW
A Primeira Lei da Termodinâmica 
WQEEE if  int,int,int
dWdQdE int
Alguns casos especiais da 
Primeira Lei da Termodinâmica 
• Processos adiabáticos – rapidez 
 
• Processos isométricos – volume constante 
 
• Processos cíclicos – o sistema volta ao estado 
inicial (T cte) 
 
• Expansões livres – não há troca de calor e 
nenhum trabalho 
WE  int
0int E
0int EWQ 
QE  int
0WQ
0Q
0W
Mecanismos de 
Transferência de Calor 
• Condução 
t
Q
Pcond 
L
TT
AkP
FQ
cond


• Resistência Térmica 
Mecanismos de 
Transferência de Calor 
k
L
R 
• Convecção 
Mecanismos de 
Transferência de Calor 
• Quando se olha para a chama de uma vela, 
vemos a energia térmica ser transportada por 
convecção. Este tipo de transferência ocorre 
quando o fluido entra em contato com um 
objeto cuja temperatura é maior que a do 
fluido. 
• A temperatura do fluido que está em contato 
com o objeto quente aumenta e na maioria dos 
casos, essa parte do fluido se expande ficando 
menos densa. Como esse fluido é menos denso, 
o empuxo o faz subir. O fluido mais frio toma o 
lugar do fluido mais quente que sobe o processo 
continua. 
 
Mecanismos de 
Transferência de Calor 
• Radiação 
Mecanismos de 
Transferência de Calor 
4TAPrad  
4
ambamb TAP  
radabslíq PPP 
42
8106704,5
Km
W

 
Bibliografia 
• RESNICK, R.; HALLIDAY, D.; WALKER, J. Fundamentos de 
física, v. 2 – gravitação, ondas, termodinâmica. 8. ed. RJ: LTC, 
2009. 
• SEARS, F. et. al. Física, v.2, termodinâmica e ondas. 12. ed. 
SP: Addison Wesley, 2008. 
• TIPLER, P.; MOSCA, G.Física.v.1 para cientistas e 
engenheiros: mecânica, oscilações e ondas - termodinâmica. 6. 
ed. RJ: LTC, 2009. 
• CUTNELL, J. D.; JOHNSON, K. W. Física. v.2. 6. ed. RJ: LTC, 
2006. 
• KNIGHT, R. D. Física - uma abordagem estratégica, v. 2. SP: 
Bookman Companhia, 2009. 
• MEDEIROS, D. Física mecânica, v. 1. Parte 2. RJ: Ciência 
Moderna, 2011. 
• YOUNG, H. D. Sears e Zemansky Física II. 10. ed. SP: 
Pearson, 2003.