aula 06 termologia

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29/05/2017
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Aula 06: Termologia – Conceitos Iniciais
Prof. Dr. Otacilio Leandro de M. Neto
CCE0848 - FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL II
Calor e Temperatura
Definições:
• Calor: É uma forma de energia (energia 
térmica), que se transfere de um corpo 
para outro em função da diferença de 
temperatura.
Unidades: 1 𝑐𝑎𝑙 = 4,1868 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝑠
• Temperatura: É a grandeza que mede o 
estado de agitação das moléculas (energia 
cinética das moléculas) que constituem o 
corpo.
Unidades: S.I.: Kelvin (𝐾)
Outras Unidades: Celsius (℃) e 
Fahrenheit (℉)
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Medidas de Temperatura
O termômetro é o aparelho utilizado para medir a temperatura.
Como a água é a substância mais abundante
no planeta e importante para
o ser humano, seus pontos de fusão e ebulição
são utilizados para a construção das escalas.
Calorimetria
Estados Físicos da Matéria:
Toda substância apresenta em 
três estado básicos: sólido, 
líquido e gasoso, que depende 
da sua temperatura.
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Dilatação e 
Contração
Quanto maior a temperatura, maior 
será a agitação das moléculas e 
como consequência o corpo pode 
expandir.
Dilatação linear: 
Δ𝐿 = 𝐿𝑜𝛼Δ𝑇 → 𝐿 = 𝐿𝑜(1 + 𝛼Δ𝑇)
Dilatação Superficial:
Δ𝐴 = 𝐴𝑜𝛽ΔT → 𝐴 = 𝐴𝑜(1 + 𝛽Δ𝑇)
Dilatação volumétrica: 
Δ𝑉 = 𝑉0𝛾Δ𝑇 → 𝑉 = 𝑉𝑜(1 + 𝛾Δ𝑇)
Bronze
Aço
Diferentes quantidades de 
expansão ou contração 
podem entortar os metais.
Exemplo
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Exemplo
Uma barra apresenta a 10 ℃ comprimento de 90 𝑚, sendo 
feita de um material cujo coeficiente de dilatação médio vale 
19 ∙ 10−6 ℃−1. A barra é aquecida até 20 ℃. Determine:
a) A dilatação ocorrida.
b) O comprimento final da barra.
Exemplo
Um disco de metal tem um orifício central de diâmetro igual a 
1 𝑐𝑚. Determine o aumento da área do orifício quando a 
temperatura do disco varia de 10 ℃ para 100 ℃. O coeficiente 
de dilatação superficial médio deste metal é igual a 1,6 ∙
10−4 ℃−1.
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Exemplo
Faça uma estimativa do aumento do nível do mar em no caso 
da temperatura média do planeta aumente 1 ℃ devido ao 
aquecimento global. Dados: 
Coeficiente de dilatação volumétrica da água: 1,3 ∙ 10−4 ℃−1
Volume do oceano: 1,33 ∙ 109 𝑘𝑚3
Dica: A Terra possui 71 % da superfície coberta por água.
Tipos de Transferência de Calor
Condução
O calor sempre se propaga do mais quente para o mais frio.
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Tipos de Transferência de Calor
Convecção
Um fluido mais quente será também menos denso, que irá subir dando 
lugar à parte do fluido mais frio.
Tipos de Transferência de Calor
Radiação
Todo corpo absorve e emite radiação, de acordo com a lei de Stefan-
Bolztmann.
𝑗∗ = 𝜎𝑇4
𝜎 = 5,6697 × 10−8 𝑊𝑚−2𝐾−4
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Formas de transferência de Calor.
RadiaçãoCondução
Convecção
Calorimetria
Calor (𝑄) é medido em caloria (𝒄𝒂𝒍) definida como sendo a quantidade de 
calor necessária para aquecer 1 𝑔 de água de 14,5 ℃ para 15,5 ℃.
Capacidade térmica (𝑪) de um objeto é a constante de proporcionalidade 
entre o calor 𝑄 recebido ou cedido pelo objeto e a variação de 
temperatura Δ𝑇 do objeto:
𝑄 = 𝐶Δ𝑇 = 𝐶(𝑇 − 𝑇0)
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Calorimetria: Tipos de Calor
Calor Sensível:
Responsável de mudança de 
temperatura.
𝑄 = 𝑚𝑐Δ𝑇
𝑄 = 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟
𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑐 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜
Δ𝑇 = 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎
Calor Latente:
Responsável pela mudança de 
fase.
𝑄 = 𝑚𝐿
𝑄 = 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟
𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝐿 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒
Gráficos
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Equilíbrio Térmico
Dois ou mais corpos estão em equilíbrio térmico quando não houver transferência de 
calor entre eles, ou seja, quando estiverem com a mesma temperatura.
𝑄𝑟𝑒𝑐𝑒𝑏𝑖𝑑𝑜 +𝑄𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 = 0
Questão 1
Na definição dos pontos fixos de uma escala 𝑋 de temperatura escolhemos como 
pontos fixos a temperatura, 𝑥1 = −100°𝐶 e a temperatura 𝑥2 = 100°𝐶. Aos pontos 
fixos foram atribuídos os valores 0°𝑋 e 600°𝑋, respectivamente. Qual é a temperatura 
que é expressa pelo mesmo número nas duas escalas?
a) −150
b) 50
c) −50
d) 150
e) 200
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Questão 2
Um corpo possui massa de 500 gramas e calor específico 0,4 𝑐𝑎𝑙/𝑔°𝐶. Qual a 
quantidade de calor que o corpo deve receber para que sua temperatura varie de 5°𝐶
para 35°𝐶:
a) 6000 cal
b) 600 cal
c) 2500 cal
d) 250 cal
e) 3000 cal 
Questão 3
No interior de uma geladeira, a temperatura é aproximadamente a mesma em todos 
os pontos graças a circulação de ar. O processo de transferência de energia causado 
por essa circulação de ar é denominado:
a) Radiação
b) Condução
c) Convecção
d) Compressão
e) n.r.a.
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Questão 4
Uma pedra de gelo a 0°𝐶 é colocada em 200 𝑔 de água a 30℃, num recipiente de 
capacidade térmica desprezível e isolado termicamente. O equilíbrio térmico se 
estabelece em 20℃. Qual é a massa da pedra de gelo?
Dados: calor específico da água 𝑐 = 1,0 𝑐𝑎𝑙/𝑔℃
calor latente do gelo 𝐿 = 80 𝑐𝑎𝑙/𝑔
Questão 5
Colocam-se 40𝑔 de gelo a 0℃ em 100𝑔 de água a 20℃ contidos em um calorímetro 
de capacidade térmica desprezível. Ao ser atingido o equilíbrio térmico:
a) Qual é a temperatura?
b) Qual é a massa de água existente no calorímetro?
Dados: calor específico da água 𝑐 = 1,0 𝑐𝑎𝑙/𝑔℃
calor latente do gelo 𝐿 = 80 𝑐𝑎𝑙/𝑔