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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) http://blogs.diariodepernambuco.com.br/esportes/wp-content/uploads/2008/08/relogio-atomico.jpg http://skat.ihmc.us/rid=1JCJLQHYT-7LDDMS-1723/termometro.jpg Átomos frios * * Temperatura e Calor Estados físicos e agitação molecular Gasoso Líquido Sólido 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) = ? * * T2 T1 T2 T2 Temperatura e Calor Condução Térmica T1 T1 > T2 sólido gás sólido T1 T2 T1 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/maquina_vapor.jpg * * Temperatura e Calor Radiação 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 * *