Apostila de Física

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Física Aplicada 
Apresentação 
Professor: Guilherme Bandeira 
2°/2017 
 
Apresentação da disciplina 
• Apresentação da disciplina 
• Conteúdo da matéria 
• Aulas práticas 
• Avaliação 
• Faltas 
• Instalações da universidade 
• Lembretes 
Apresentação da disciplina 
OBJETIVOS GERAIS 
 
• Fornecer os conceitos físicos introdutórios para auxílio das demais disciplinas correlatas além de 
preparar o aluno para avaliar e discutir os conceitos físicos relacionados aos métodos de análise e 
processos industriais e laboratoriais relacionados à área químico-farmacêutica. 
 
 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
Ao término do curso, o aluno deverá ser capaz de: 
– Compreender e trabalhar com múltiplos e submúltiplos do sistema internacional além de efetuar 
conversões de unidades entre os diferentes sistemas métricos existentes. 
 
– Efetuar medições e ser capaz de avaliar precisão e exatidão em situações cotidianas dos diferentes 
setores de atuação farmacêutica. 
 
– Compreender, identificar e trabalhar com os principais conceitos físicos aplicados à área farmacêutica 
(pressão, densidade, empuxo, viscosidade, transmissão de calor, calor específico e tensão superficial). 
 
– Compreender os conceitos relacionados ao emprego de radiações na área farmacêutica, bem como, a 
necessidade do desenvolvimento de procedimentos e cálculos necessários à proteção radiológica. 
 
Apresentação da disciplina 
• Apresentação da matéria 
• Conteúdo da matéria 
• Aulas práticas 
• Avaliação 
• Faltas 
• Instalações da universidade 
• Lembretes 
Apresentação da disciplina 
• Conteúdo da matéria 
 
– Energia e Transmissão de calor 
– Densidade de Fluidos 
– Tensão Superficial de Fluidos 
– Pressão Hidrostática e Empuxo 
– Pressão de Vapor e Propriedades Coligativas 
– Viscosidade 
– Medição de parâmetros 
– Radiações 
 
 
 
 
 
 
Apresentação da disciplina 
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• Aulas práticas 
• Avaliação 
• Faltas 
• Instalações da universidade 
• Lembretes 
Apresentação da disciplina 
• Aulas práticas 
- Atividades realizadas no bloco H 
 
- Formação de grupos 
 
- Utilização de EPIs (Óculos de proteção, jaleco, 
luvas, calça e sapato fechado) 
 
- Ler roteiro e comparecer pontualmente 
 
 
Apresentação da disciplina 
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• Conteúdo da matéria 
• Aulas práticas 
• Avaliação 
• Faltas 
• Instalações da universidade 
• Lembretes 
Apresentação da disciplina 
• Avaliação 
• NP1 e NP2 
• Sub 
• Exame 
• Numero e tipo de questões 
 
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• Aulas práticas 
• Avaliação 
• Faltas 
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• Aulas práticas 
• Avaliação 
• Faltas 
• Instalações da universidade 
• Lembretes 
Apresentação da disciplina 
• Lembretes 
- Estudem e tirem dúvidas 
 
- Adquiram uma calculadora 
 
- Seleção do representante 
 
- Email da turma 
 
Física Aplicada: Aula – 1 
Energia e Transmissão de calor 
Professor: Guilherme Bandeira 2°/2017 
 
Objetivos 
 
- Compreender a definição de calor e temperatura 
 
- Conhecer os conceitos de capacidade calorífica, 
calor sensível e latente 
 
- Entender a absorção de calor em relação ao 
aumento da temperatura das substâncias e 
durante a mudança de fase. 
Conceitos 
• Temperatura: 
- Mede a energia cinética média das partículas 
 
• Calor: 
- Uma forma de energia que é transferida de um objeto 
mais quente para um objeto mais frio 
 
- Calor é a energia em trânsito 
 
- Pode gerar um aumento da energia potencial ou 
energia cinética do sistema 
Conceitos 
 
• Calor: 
 
- O calor pode ser absorvido ou liberado 
em reações, transformações ou 
processos físico-químicos 
 
- São radiações de infravermelho 
 
- Promove o estiramento das ligações 
entre os átomos 
 
- Concede energia cinética para as 
moléculas 
 
- Os mamíferos emitem constantemente 
calor na forma de infravermelho 
 
Unidades 
• Temperatura 
- Usualmente utilizada  °C 
- Sistema Internacional  K 
 
- Conversão: 
Tk = T°C + 273 
Unidades 
• Calor 
- Usualmente utilizada  calorias (cal) 
 
Uma caloria equivale à quantidade de calor 
suficiente para elevar 1 °C de 1 g de água 
 
- Sistema Internacional  Joule (J) (J = N m) 
 
- Conversão: 
1 cal = 4,184 J 
Condutividade do calor 
• Cada substância interage de forma diferente com 
o calor 
 
 
 
 
 
• Substâncias isolantes: Ar, borracha 
• Substâncias condutoras: Metais, água 
 
 
 
 
 
 
Medida de calor 
• Capacidade Calorífica (C) 
 
- É a razão entre o calor fornecido e o aumento de 
temperatura que ele provoca 
 
𝐶 = 
𝑞
∆𝑇
 
 
- C = Capacidade Calorífica ( J/K) 
- q = quantidade de calor (J) 
 DT = variação de temperatura 
Medida de calor 
• Considerando 
𝑞 = 𝐶∆𝑇 
 
• É possível observar a quantidade de calor absorvida 
por um material mediante sua variação de temperatura 
 
• A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva 
 Quanto maior a amostra, maior a quantidade de 
calor necessária 
 
Medida de calor 
• Capacidade calorífica específica ( Cs) 
𝐶𝑆 =
𝐶
𝑚
 (J/ K g) 
 
• Capacidade calorífica molar( Cm) 
𝐶𝑚 =
𝐶
𝑛
 (J/ K mol) 
 
- Onde: m = massa ; n = número de mol 
 
* Ambos são propriedades intensivas, ou seja, inerentes 
aos materiais e independem da quantidade do mesmo 
 
 
 
Medidas de calor 
• Exemplo de Calores específicos 
Medidas de calor 
• Calor sensível 
 
- É a quantidade de calor suficiente para elevar a temperatura de 
uma certa massa de um determinado composto 
 
𝑞 = 𝑚 𝐶𝑆∆𝑇 
 
 
• q = quantidade de calor (J) (cal) 
• m = massa (kg) ou (g) 
• Cs = capacidade calorífica ou calor sensível (J/ Kg K) ou (cal/g °C) 
• T = temperatura (K) ou (°C) 
 
Medidas de calor 
• Calor latente 
 
- É a quantidade de calor suficiente para realizar uma mudança de 
fase ( ex: sólido-líquido-gasoso) de um determinado composto 
 
𝑞 = 𝑚 𝐿 
 
• q = quantidade de calor (J) (cal) 
• m = massa (kg) ou (g) 
• L = calor latente (J/ Kg) ou (cal/g) 
 
* O calor latente (L) é medido experimentalmente 
*Nesta etapa a temperatura não varia 
Medidas de calor 
• Calor latente da água 
 
- Calor latente de fusão da água 
Lf = 333 J/g 
 
- Calor latente de ebulição da água 
Lv = 2256 J/g 
Mudança de fases 
 
Curva de aquecimento 
Curva de resfriamento 
Curva de aquecimento 
 
Como se mede a temperatura? 
• Utilizando um termômetro 
Como se mede a temperatura? 
• Utilizando um termopar 
Como se mede o calor? 
• Utilizando um calorímetro 
 
 
 
 
 
 
Exercícios 
1) Calcule a quantidade de calor fornecido para 
elevar a temperatura de 100 g de água de -40 °C 
para 120 °C. 
Dados: Css = 2,03 J/ °C g 
 Csl = 4,184 J/ °C g 
 Csv = 2,01 J/ °C g 
 Lf = 333 J/g 
 Lv = 2256 J/g 
Exercícios 
 
2) Transforme o resultado da questão 1 em calorias. 
Dados: 1 cal = 4,184 J 
 
 
3) Qual a quantidade calor que deve ser fornecido 
para elevar a temperatura de 20 °C para 100 °C de 
umbloco de cobre com massa de 30 g? 
Dados: Cscobre = 0,092 cal/ °C g 
 
Exercícios 
 
4) Utilizando a quantidade de calor obtida na questão 3, responda qual 
a variação que essa quantidade de calor provocaria em uma mesma 
massa de água líquida? 
Dados: Ti = 20 °C ; Cságua = 1 cal/ °C g 
 
 
5) Uma amostra de barrinha de cereal de 1,5 g foi colocado em um 
calorímetro com 100 g de água. Sabendo que após a análise a 
temperatura da água variou 54 °C, responda: qual a quantidade de 
calorias contida em uma barrinha de 25 g? 
Dados: Cságua = 1 cal/ °C g 
 
Exercícios 
 
6) Um novo material para embalagem foi submetido 
a teste de transferência de calor para determinar sua 
capacidade calorífica (C) tendo sua temperatura 
aumentada (ΔT) em 8°C ao receber a quantidade de calor 
(Q) equivalente a 3500 cal. Após definir a capacidade 
calorífica deste material, o mesmo foi submetido a um 
processo térmico de esterilização onde a temperatura 
variou de 35°C para 105°C. Tendo em vista que a 
capacidade calorífica (C) calculada no primeiro teste 
citado é uma característica constante para este novo 
material, determine qual foi a quantidade de calor (Q) 
trocado durante o processo de esterilização? 
Exercícios 
 
7) Uma fundição deverá construir um reator de alumínio e para 
isso será necessário fundir cerca de 2000g deste material na 
temperatura (PF) de 660°C. Determine a quantidade de calor (Q) 
necessária para que se efetue tal fusão estando o material, 
inicialmente, a 100°C. Dado: calumínio= 0,22 cal/g.C e Lalumínio = 127 cal/g. 
 
 
 
8) Dentro de um calorímetro foram colocados em contato dois corpos, 
A e B, cujas temperaturas iniciais eram TA = 20°C e TB = 85°C. Calcule o 
calor específico do corpo B sabendo que a temperatura de equilíbrio 
para este sistema foi de 75°C e que as massas de A e B eram, 
respectivamente, 120g e 210g. Dado: cA = 0,800 cal/g.°C. 
 
Exercícios 
 
9) Ácido acético e bromo, sob pressão de 1atm, estão em recipientes 
imersos em banhos na temperatura de 40°C. Nessas condições, 
qual é o estado físico predominante de cada uma dessas 
substâncias? 
 
 
 
 
10) À pressão ambiente, o iodo (I2) tem pontos de fusão e de ebulição 
superiores a 100°C. Um estudante colocou iodo sólido em um 
frasco limpo, que foi hermeticamente fechado. O frasco ficou em 
absoluto repouso à temperatura ambiente de 30°C. Após algum 
tempo, notou-se a formação de vapor de iodo (violeta) na tampa 
do frasco. Qual o nome deste fenômeno?