UNIDADE I

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Unidade I – Temperatura
Prof. Msc. Antônio Jorge Silva Araújo Junior
FACULDADE METROPOLITANA DA AMAZÔNIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA
CONCEITO:
Temperatura: É uma medida de agitação das partículas que compõem um certo material.
Se considerarmos as moléculas de um gás, quanto maior a sua temperatura mais energia cinética terão as moléculas.
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LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
Suponha a seguinte situação: dois corpos são colocados em contato. O Corpo T (termômetro) e o corpo A. Após um determinado tempo o termômetro estabiliza em uma determinada temperatura, ou seja, os corpos T e A entraram em equilíbrio térmico.
Se dois corpos A e B estão separadamente em equilíbrio térmico com um terceiro corpo T, A e B estão em equilíbrio Térmico entre sí.
Em outras palavras: “Todo corpo possui uma propriedade chamada temperatura. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, suas temperaturas são iguais e vice-versa”.
EXEMPLO 01
O corpo A está à 280 K e o corpo B está à 250 K. Considerando os dois corpos em um ambiente isolado pede-se:
A) Os corpos estão em equilíbrio?
B) Os corpos entrarão em equilíbrio?
C) A temperatura de B irá elevar até 280 K?
D) A temperatura de A irá reduzir até 250 K?
E) A que temperatura os corpos entrarão em equilíbrio térmico?
ESCALAS DE TEMPERATURA
ESCALAS DE TEMPERATURA
Onde TF é a temperatura em graus Fahrenheit. A conversão entre essas duas escalas pode ser feita com facilidade a partir dos pontos de referência das duas escalas (pontos de congelamento e de ebulição da água).
ESCALAS DE TEMPERATURA
Onde TF é a temperatura em graus Fahrenheit. A conversão entre essas duas escalas pode ser feita com facilidade a partir dos pontos de referência das duas escalas (pontos de congelamento e de ebulição da água).
Exercício Proposto
Exercício 01: Suponha que você encontra anotações antigas que descrevem uma escala de temperatura chamada Z, na qual o ponto de ebulição da água é de 65,0º Z, e o ponto de congelamento é -14,0º Z. A que temperatura na escala Fahrenheit corresponde uma temperatura T = -98,0 º Z?
Exercício 02: Considerando o exemplo anterior, qual seria a temperatura T = -98,0 º Z em graus Celsius e em Kevins?
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DILATAÇÃO TÉRMICA
O que é Dilatação Térmica?
É o nome que se dá ao crescimento das dimensões de um corpo, ocasionado pelo aumento de sua temperatura.
Como facilitar a abertura da tampa de um pote de vidro com a tampa metálica?
A tampa de metal e o vidro sofrerão alterações quando aquecidas?
Como esse fenômeno pode ser explicado?
DILATAÇÃO TÉRMICA
Quando aquecemos um corpo, aumentando a sua energia térmica, aumenta também o estado de agitação das moléculas. As moléculas necessitam de mais espaço e acabam se afastando uma das outras, aumentado o tamanho do corpo.
A alteração no tamanho do corpo ocorre tanto no aquecimento, quanto no resfriamento de um corpo.
dilatação-termica-condução.exe
DILATAÇÃO TÉRMICA
Pontes devem considerar em seus cálculos a dilatação do concreto, e prever juntas de dilatação, para evitar a deformação.
DILATAÇÃO TÉRMICA
Material de obturação dentária deve ter as mesmas propriedades térmicas do dente humano.
Imagine a seguinte situação: ao beber um café quente a obturação dilata mais do que o dente, ocasionando dor
DILATAÇÃO TÉRMICA
A aeronave ultrassônica Concorde aumenta em 12,5 cm devido à elevação da temperatura ocasionada pelo atrito com o ar.
A temperatura aumenta para 128 ºC no nariz e 90º C na cauda.
DILATAÇÃO TÉRMICA
A dilatação térmica pode ser estudada de 3 formas:
Linear;
Superficial;
Volumétrica.
DILATAÇÃO LINEAR
Ocorre quando o corpo sofre expansão em uma dimensão
 		- A dilatação depende de três fatores:
 			1) O material do qual é feito o foi;
 			2) Da variação de temperatura;
 			3) Do comprimento inicial do fio.
DILATAÇÃO LINEAR
Onde:
L – Comprimento Final
L0 – Comprimento Inicial
α – Coeficiente de Dilatação Linear (K-1 ou ºC-1)
Δθ – Variação de temperatura (ºC ou K)
DILATAÇÃO LINEAR
DILATAÇÃO SUPERFICIAL
Há corpos que podem ser considerados bidimensionais, pois sua terceira dimensão é desprezível, frente às outras duas, por exemplo uma chapa metálica.
Uma chapa retangular que, ao ser aquecida, tem sua superfície aumentada, passando de uma área inicial (Si) a uma área final (Sf).
DILATAÇÃO SUPERFICIAL
Uma chapa bimetálica formada por uma tila de latão e outra tira de aço soldadas entre sí, à uma temperatura T0.
A tira se enverga da forma mostrada para temperaturas maiores que esta temperatura de referência.
Abaixo da temperatura de referência a tira se enverga no sentido oposto.
Muitos termostatos funcionam com base nesse princípio, fazendo e desfazendo contato elétrico de acordo com a temperatura.
DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA
Na natureza, todos os corpos sólidos possuem três dimensões: altura, comprimento e espessura.
Quando aquecido, o sólido sofre expansão em cada uma delas, resultando em um aumento no volume total do corpo.
EXERCÍCIO 1 *
Em um dia quente em Belém um caminhão-tanque foi carregado com 37 000 L de óleo diesel. Ele encontrou tempo frio ao chegar em Gramado-RS, onde a temperatura estava 23 ºC abaixo da temperatura de Belém, e onde ele entregou a carga. Quantos litros foram descarregados?
Coeficiente de dilatação volumétrica do óleo diesel é 9,50 x 10-4 ºC-1, e o coeficiente de dilatação linear do aço de que é feito o tanque do caminhão é 11 x 10-6 ºC-1.
808 L se perderam
37 000 – 808 L = 36 190 L
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EXERCÍCIO 2 *
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EXERCÍCIO 3 **
V=4pir³/3
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EXERCÍCIO 4 **
Uma barra feita de uma liga de alumínio tem um comprimento de 10 cm a 20ºC e um comprimento de 10,015 cm no ponto de ebulição da água.
(a) Qual é o comprimento da barra no ponto de congelamento da água?
(b) Qual é a temperatura para a qual o comprimento da barra é 10,009 cm?
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Exercício 5 ***
Uma xícara de alumínio com um volume de 100 cm³ está cheia de glicerina a 22º C. Que volume de glicerina é derramado se a temperatura da glicerina e da xícara aumenta para 28º C?
O coeficiente de dilatação volumétrica da glicerina é 5,1 x 10-4 /ºC
Exercício 6 *
Exercício 7 *
Exercício 8 *
2,731 cm
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DILATAÇÃO ANÔMALA DA ÁGUA
O que é uma anomalia?
Comportamento normal quando aumenta-se a temperatura de um corpo?
O que acontece com a densidade do corpo?