Resumo Física Aplicada Termologia e Calorimetria

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Resumo Física Aplicada – 1ª Unidade
Calor e Temperatura, Medindo Temperatura. 
 Definição de calor e temperatura:
- Temperatura: grau de agitação das moléculas
	
	
	
- Calor: é a energia em trânsito.
 Equilíbrio térmico: ocorre depois do contato térmico entre corpos de temperaturas diferentes, onde os corpos atingem a mesma temperatura após um intervalo de tempo.
- Quando um corpo fica quente ganha calor. 
- Quando o corpo fica frio perde calor.
Para calcular o equilíbrio térmico, utiliza-se a seguinte fórmula:
Q1 + Q2 + Q3... = 0 
 Medição de temperatura: é realizada através de instrumentos graduados, seguindo uma determinada escala chamados de termômetros.
Escalas Termométricas
 Pontos fixos fundamentais: 
1º ponto fixo: corresponde à temperatura de fusão; 
2° ponto fixo: corresponde à temperatura de ebulição. 
Estes pontos fixos foram escolhidos para graduação das escalas termométricas.
 Escala Celsius e Fahrenheit 
-Celsius: é a mais usada no Brasil e na maior parte dos países do mundo. Tem como pontos de referência as temperaturas de congelamento da água sob pressão normal (0°C) e a de ebulição da água sob pressão normal (100°C). 
- Escala Fahrenheit: utilizada nos países de língua inglesa e no mundo científico, esta escala tem como referência a temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0°F) e a temperatura do corpo humano (100ºF)
 O zero absoluto e a escala absoluta: A escala Kelvin é a escala absoluta, é também mais utilizada no mundo científico. Tem como referência a temperatura do menor estado de agitação de qualquer molécula (0K), que seria o zero absoluto, e é calculada a partir da escala Celsius. Nenhuma molécula consegue atingir o 0K.
 Conversão entre as escalas;
 (Conversão entre as 3 escalas)
TK = TC + 273 (Kelvin para Celsius) 
 (Celsius para Fahrenheit) 
Calorimetria e Transferência de Calor:
 Unidade Usual do calor:
- A unidade mais utilizada para o calor é caloria (cal), embora sua unidade no SI seja o joule (J). 
- Uma caloria equivale a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um grama de água pura, sob pressão normal, de 14,5 °C para 15,5 °C.
A relação entre a caloria e o joule é dada por: 1 cal = 4,18J
 Processos de propagação de calor:
- condução térmica: é um processo de transmissão de energia que ocorre de molécula para molécula, sempre no sentido das temperaturas mais altas para as mais baixas.  
Considerando-se uma barra de comprimento L e seção reta A, a temperatura varia ao longo da barra de uma extremidade a outra de modo contínuo. Neste caso, o fluxo de calor através da barra será dado pela Lei de Fourier:
ϕ=QΔt=kA⋅(T2−T1)Lϕ=QΔt=kA⋅(T2−T1)L
- convecção térmica: as partes diferentemente aquecidas de um fluido movimentam-se no seu interior devido às diferenças de densidades das porções quente e fria do fluido. Ar frio é mais denso e desce, Ar quente é menos denso e sobe.
- irradiação: é a propagação de energia através de ondas eletromagnéticas. Quando a energia dessas ondas é absorvida por um corpo, intensifica-se a agitação de suas moléculas, acarretando aumento de temperatura. Esse tipo de propagação energética pode ocorrer no vácuo. 
- Fluxo de calor: Seja Q a quantidade de calor que passa por uma superfície S num intervalo de tempo Δt. Definimos fluxo de calor (ɸ) como sendo o quociente entre Q e Δt:
ϕ=QΔtϕ=QΔt
A unidade de fluxo de calor no SI é o watt (W), isto é, joule por segundo.
 Capacidade Térmica: é a grandeza que resulta da razão entre a quantidade de calor recebida por um corpo e a variação de temperatura. Ela ainda pode ser determinada pelo produto da massa do corpo pelo calor específico.
Ou ainda:
C = capacidade térmica;
Q = quantidade de calor;
m = massa do corpo;
c = calor específico;
ΔT = variação de temperatura.
 Unidade: (cal/°C).
 Calor específico: O calor específico é a quantidade de energia necessária para que 1 g de uma substância sofra aumento ou diminuição de temperatura de 1°C.
Unidade: cal/g.°C.
c = C capacidade térmica
      m massa
 Calor sensível: é aquele que provoca apenas uma variação de temperatura dos corpos. O calor específico determina a quantidade de calor que uma unidade de massa precisa perder ou ganhar para que aconteça uma redução ou elevação de uma unidade de temperatura sem alterar o estado físico.
Q = m.c.∆θ
 Calor latente: Calor latente é a grandeza física que está relacionada à quantidade de calor que um corpo precisa receber ou ceder para mudar de estado físico. 
Q = m.L
Dilatação Térmica: 
 Forças intermoleculares explicando a dilatação: 
Uma vez que os corpos são constituídos por átomos ligados entre si, a exposição ao calor faz com que eles se agitem, aumentem a distância entre si e inchem.
 Dilatação linear, superficial e volumétrica dos sólidos:
- Linear: A dilatação linear resulta do aumento de volume em apenas uma dimensão, em comprimento
Fórmula: ΔL = L0.α.Δθ
ΔL = Variação do comprimento
L0 = Comprimento inicial
α = Coeficiente de dilatação linear
Δθ = Variação de temperatura
- Superficial: A dilatação superficial resulta do aumento de volume em duas dimensões, comprimento e largura.
Fórmula: ΔA = A0.β.Δθ
ΔA = Variação da área
A0 = Área inicial
β = Coeficiente de dilatação superficial
Δθ = Variação de temperatura
Importa destacar que beta é duas vezes maior que alfa (coeficiente de dilatação linear). 
- Volumétrica: A dilatação volumétrica resulta do aumento de volume em comprimento, largura e profundidade.
Fórmula: ΔV = V0.γ.Δθ
ΔV = Variação do volume
V0 = Volume inicial
γ = Coeficiente de dilatação volumétrica
Δθ = Variação de temperatura
Repare que o coeficiente gama é três vezes maior que o alfa (coeficiente de dilatação linear).
 
 Dilatação térmica dos líquidos: As equações que determinam a dilatação dos líquidos são:
γ coeficiente de dilatação volumétrica.
Dilatação do recipiente: 
Dilatação aparente:
A dilatação real que o líquido sofre é igual à soma da dilatação do recipiente + a dilatação aparente: