APRESENTACAO DA AULA 9

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BASES FÍSICAS PARA ENGENHARIA 
9: Temperatura e Calor
Temperatura e Calor
Temperatura
Temperatura  conceito criado para descrever o “quente” e o “frio”
Escalas! (baseadas em propriedades de materiais ao aquecer/esfriar)
escalas: kelvin (K) celsius ( oC)
zero – ligado à uma zero – ponto de
condição fundamental fusão da água
da natureza (zero absoluto)
T = 0 V = 0
Temperatura: associada à energia mecânica contida em nível microscópico (atômico/molecular)
Átomos frios
Escala Celsius
Criada em 1 742, pelo 
astrônomo sueco Anders 
Celsius.
É a escala 
termométrica mais 
utilizada em todo o 
mundo em virtude da 
praticidade de seus 
valores. 
Escala Kelvin
Em 1848 , o físico 
escocês William Thomson 
Kelvin propôs a teoria pela qual 
existiria uma temperatura 
mínima, com estado de agitação 
das moléculas nulo — zero 
absoluto. 
Escala Fahrenheit 
Em 1709, o físico alemão, construtor de instrumentos meteorológicos, Gabriel Daniel Fahrenheit, desenvolveu
um termômetro a álcool, extremamente preciso e confiável, e nele fixou a menor temperatura consegui da num dos
dias mais frios do ano, com mistura de gelo e sal amoníaco.
Atribui u o zero na escala a –18°C; o valor 10 0°F (aproximadamente 37,8°C) correspondendo à temperatura
corpórea de sua esposa, que no dia em que foi realizada a medida estava acima da normal. Em razão da convenção
desses valores, chegou-se ao valor de 32°F para o ponto de fusão do gelo e 212° F para o ponto de ebulição da água,
sob pressão atmosférica de 1 atm.
Temperatura e Calor
Transformação entre escalar termométricas
9
32
5

 FC

273 CK 
Temperatura e Calor
Estados físicos e agitação molecular
Gasoso Líquido Sólido
kTmv
2
1
²
2
1

energia cinética
+
interação
vibração
Temperatura: 
medida indireta da 
energia mecânica a 
nível microscópico
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/55/GABA_3D_ball.png
moléculas grandes
Temperatura e Calor
Calor
Quantificação de energia térmica: CALOR (energia contida nas moléculas)
(mecânica microscópica)
Q Capacidade Térmica: quantidade de calor que um corpo é capaz de conter
 conteúdo de energia armazenada
Indicação da quantidade de energia acumulada em um corpo ao variar 1 K
ΔT (1 K) = ?
T2T1
T2
T2
Temperatura e Calor
Condução Térmica
T1
T1 > T2
sólido gás sólido
T1
T2T1
sólido sólido sólido
T1 > T2
Temperatura e Calor
Condutividade
Material (condutividade)
Condutores: conduzem melhor (exemplo: metais)
Isolantes: condutores piores (exemplo: cerâmicas)
Unidades:
unidade de ENERGIA!
Unidade de calor: joule (J)  calorias (cal) ≈ 4,2 J 
Temperatura e Calor
Transferências de calor
Máquinas a Vapor Geração de Calor (atrito)
Transformação de energia mecânica microscópica 
(calor) em macroscópica (movimento, trabalho)
Transformação de energia mecânica macroscópica 
(movimento, trabalho) em microscópica (calor) 
Adaptado de: 
http://recursostic.educacion.es
/secundaria/edad/2esobiologia
/2quincena3/imagenes/maquin
a_vapor.jpg
Temperatura e Calor
Radiação
Q1 Q2radiação
cargas vibrando  campos eletromagnéticos  ondas eletromagnéticas
Construir um termômetro é uma excelente forma de observar a natureza da condução do calor. 
Para isso será preciso: uma garrafa PET (1 litro), massa de modelar, canudo transparente, água*, caneta para plástico. 
Após completar a garrafa com água, separe uma tira de 20 cm de comprimento, 4 cm de largura e alguns milímetros de espessura de 
massa de modelar. Enrola-se a massa ao redor do canudo (aproximadamente 5 cm de uma das pontas). A massa fará o papel de 
vedação, de modo que precisa ter o mesmo diâmetro que a parte interna do gargalo da garrafa. Coloque o canudo na garrafa e vede 
bem com a massa de modelar, evitando bolhas de ar na parte interna da garrafa, e tal que uma ponta do canudo fique completamente
submersa. Além disso, a quantidade de água deve ser tal que, com a garrafa completamente cheia, a água no canudo fique acima do 
nível da boca da garrafa. 
Isso feito, o termômetro está pronto. Com a caneta, deve ser feita uma marcação no canudo, na altura do nível da água. Deixando a 
garrafa exposta a uma fonte de calor (ex: sol) durante algum tempo, será possível notar que o nível da água dentro do canudo subirá.
Com a água perto da ponta superior do canudo, a garrafa deve ir para longe do calor e deve-se fazer uma marca no nível da água, 
fazendo novas marcas a cada número de minutos (ex: 2 min ou 3 min, por aproximadamente 20 min). 
Feito isso, pode-se discutir com os alunos:
- o que acontece no experimento? Foi criada uma escala?
- qual a relação da observação com o estabelecimento de uma escala de temperatura?
- o que acontece microscopicamente? E macroscopicamente?
- e com relação ao Sol? Como o calor veio dele até o sistema atmosfera+termômetro?
-http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/construindo-um-termometro.htm
* (pode ser feito com álcool também, mas com muito cuidado, e deve-se usar fontes de calor mais brandas!)
Temperatura e Calor
Atividade – Termômetro, escalas e transporte de calor