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Termodinâmica 
Conceitos de temperatura, equilíbrio térmico, escalas 
termométricas e dilatação. 
1. Conceitos de temperatura 
Macroscópico ↔ Microscópico 
 
 Temperatura: Medida do grau de agitação de suas 
moléculas. 
 
PERDE MOLÉCULAS ENERGIA 
ENERGIA → SE AGITA COM → DIMINUI 
TÉRMICA MENOR INTESIDADE 
 
2. Equilíbrio Térmico 
 A situação final de equilíbrio caracterizada pela igualdade 
de temperatura. Assim, dois corpos em equilíbrio térmico 
possuem obrigatoriamente temperaturas iguais. 
Lei Zero da Termodinâmica 
“Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um 
terceiro, eles estão em equilíbrio térmico entre si.” 
GANHA MOLÉCULAS SE ENERGIA 
ENERGIA → AGITAM COM → AUMENTA 
TERMICA MAIOR INTESIDADE 
 
3. Escalas Termométricas 
 
Conversão entre escalas: 
 
𝑇𝑐
100
= 
(𝑇𝑓 − 32)
180
= 
(𝑇𝑘 − 273)
100
 
 
 
 
 
 
4. Dilatação térmica 
 
Dilatação: Aumento das dimensões de um corpo devido ao 
aumento de temperatura. 
Uma direção – linear 
Duas direções – superficial 
Três direções – volumétrica 
 
 Dilatação Linear: A variação de comprimento AL de uma 
barra que sofre aquecimento é diretamente proporcional 
ao seu comprimento. 
∆𝐿 = 𝐿𝑜 . 𝛼. ∆𝜃 
𝐿𝑓 = 𝐿𝑜(1 + 𝛼. ∆𝜃) 
 
 Dilatação Superficial: é o aumento do volume de um 
corpo que compreende duas dimensões - comprimento 
e largura. 
∆𝐴 = 𝐴𝑜 . 𝛽. ∆𝜃 
 
 
 
 Dilatação Volumétrica: é o aumento de um corpo 
submetido a aquecimento térmico que ocorre em três 
dimensões - altura, comprimento e largura. 
∆𝑉 = 𝑉𝑜. 𝛾. ∆𝜃 
𝛾 = 3. 𝛼 
 
Líquidos: O volume do líquido extraviado equivale à 
dilatação aparente do líquido. 
 
 
Quantidade de calor, calorimetria e transições de fase. 
 
1. Quantidade de calor 
 
 
 Calor : Energia que é transferida entre um sistema e o 
seu ambiente devido e uma diferença de temperatura 
que existe entre eles. 
 
1 cal = 4,18 J 
↳ Calor sensível : Variação de temperatura. 
↳ Calor latente : mudança de estado. 
 
2. Equação fundamental da calorimetria 
“ A quantidade de calor ( Q) recebida (ou cedida) por 
um corpo é diretamente proporcional à massa m e 
a variação de temperatura △ θ sofrida pelo corpo.” 
 
𝑄 = 𝑚. 𝑐 . ∆𝜃 
c = calor específico 
 
*A quantidade de calor faz variar em 1ºC a temperatura 
de 1 g da substância. 
 
3. Capacitade térmica 
A capacitade témica representa numericamente a 
quantidade de calor que um corpo deve trocar para 
sofrer uma variação unitária de temperatura. 
 
𝐶𝑡 = 𝑚. 𝑐 
𝑄 = 𝐶𝑡 . ∆𝜃 
 
Ct = capacitade térmica. 
 
4. Trocas de calor 
Se dois ou mais corpos trocam calor entre si, a 
soma algébrica doas quantidades de calor trocadas 
pelos corpos, até o equilibrio térmico. 
 
Q¹ + Q² + Q³ +...Qn = 0 
 
 
 
5. Mudanças de fase 
 
 
 
Calor e 1ª Lei da 
Termodiâmica 
 
1 . Trabalho em uma tranformação 
 
 
 
 
Basicamente: 
𝑊 = 𝑝(𝑣2 − 𝑣1) 
 
𝑑𝑊 = 𝐹. 𝑑𝑎 (2) 
 
Lembrando que 𝑝 = ி
஺
 , logo 𝐹 = 𝑃. 𝐴 (3) 
 
Substituindo (3) em (2): 
 
𝑑𝑊 = (𝑝. 𝐴)𝑑𝑠 → 𝑑𝑊 = 𝑝 (𝐴. 𝑑𝑠) 
 
𝑊 = න 𝑝. 𝑑𝑣
௩௙
௩௜
 
 
 
2. A primeira lei da termodinâmica 
A grandeza (Q -W) representa a variação de alguma 
propriedade intrínseca do sistema, a energia interna. 
△ Eint = Eint i - Eint f = Q - W 
Se o Sistema sofrer apenas uma variação diferencial 
podemos escrever a 1ª lei da termodinâmica: 
𝑑𝐸𝑖𝑛𝑡 = 𝑑𝑄 − 𝑑𝑊 
“A energia interna de um sistema tende a aumentar se 
for acrescentada energia sob a forma de calor Q e tender 
a diminuir se for perdida energia na forma de trabalho W 
realizado pelo sistema.” 
 
3. Alguns casos especiais 
a) Processos adiabáticos*: Ocorre tão rápido ou é bem 
isolado que não ocorre nenhuma transferência de energia 
na forma de calor, logo Q = 0. 
Se Q = 0, Eint = W 
b) Processos isométricos: Se o volume de um sistema for 
mantido constante, este não consegue realizar trabalho, 
logo W= 0. 
Se W = 0, Eint = Q 
 
c) Processos cíclicos: Existem processos nos quais após 
certas trocas de calor e trabalho, o sistema volta ao seu 
estado inicial. Nesse caso nenhuma propriedade intrínseca 
do sistema é alterada. 
Q=W 
 
d)Expansão livre: é um processo onde um sistema físico 
tem seu volume instantaneamente aumentado, ou tem 
seu volume aumentado de forma que este aumento no 
volume não se dê em virtude da pressão que este 
exerce sobre as fronteiras móveis do sistema, pressão 
que, durante a expansão, reduz-se a zero. 
Não há, pois, dispêndio de energia por parte do sistema 
 para se realizar tal expansão. 
 
4. Transferência de calor 
Se tem diferença de temperatura, haverá transferência 
de calor. 
 
 Meios estacionários: Condução 
 Não estacionários: Convecção 
 Ausência de Meio: Radiação 
 
Lei de Fourier(condução): 
𝒒𝒙 = 
−𝒌 𝒅𝒕
𝒅𝒙
 
 
Convecção: Movimento molecular aleatório(difusão) 
Fluído em contato com a superfície ↳ Focada 
 ↳ Livre 
𝒒𝒙 = 𝒉(𝑻𝒔 − 𝑻∞) 
 
Radiação: Energia emitida pela matéria que se encontra a uma 
temperatura não nula. 
Não necessita de um meio material. 
𝑬 = 𝝈. 𝑻𝒔⁴ 
 
σ = 5,67 x 10 ⁻⁸ W/(m²k⁴) 
 
 
5.Maquinas Térmicas 
Dispositivo que entra energia do ambiente em forma de calor. 
 
“Em um motor ideal, todos os processoas são reversíveias e 
não ocorrem transferência de energia desperdiçadas devido 
ao atrito e à turbulência, por exemplo.” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O trabalho realizado pelo motor de carnot é calculado pela 
1ª lei da termodinâmica 
 
 ∆ 𝐸 𝑖𝑛𝑡 = 𝑄 − 𝑊 
 
 
 2ª Lei da termodinâmica 
“Se um processo irreversível ocorrer em um sistema 
fechado, a entropia S do sistema sempre aumenta.” 
 
න
𝒅𝑸
𝑻
𝒇
𝒊
 
 
Gases ideias 
É considerado um gás perfeito ou ideal quando possui as 
seguintes características: 
 O movimento das moléculas é regido pelos 
princípios da mecânica Newtoniana; 
 Os choques entre as moléculas são 
perfeitamente elásticos 
 Variações de entropia: 
∆ Sa > 0 é adicionada a substância de trabalho em forma 
de calor. 
∆Sb < 0 é retirada da substância de trabalho em forma 
de calor 
 
Ar condicionado 
 
 
Teoria Cinética dos Gases 
Devido às colisões entre si e com as paredes do recipiente, 
as moléculas mudam a sua velocidade e direção, ocasionando 
uma variação de energia cinética de cada uma delas. No 
entanto, a energia cinética média do gás permanece a mesma. 
Novamente utilizando-se conceitos da mecânica Newtoniana 
estabelece-se: 
 
Onde: 
n=número molar do gás (nº de mols) 
R=constante universal dos gases perfeitos (R=8,31J/mol. K) 
T=temperatura absoluta (em Kelvin) 
O número de mols do gás é calculado utilizando-se sua massa 
molar, encontrado em tabelas periódicas e através 
da constante de Avogadro. 
 Não há atração nem repulsão entre as 
moléculas 
 O volume de cada molécula é desprezível 
quando comparado com o volume total do gás. 
Leis dos gases ideais 
A Lei dos gases ideais nos permite determinar o valor de uma 
das variáveis de estado de um gás se conhecermos as outras 
três. Assim, quando o número de mols de um gás permanece 
constante, a Lei dos Gases Ideais é expressa pela seguinte 
equação: 
P.V=n.R.T 
Onde: 
 P - A pressão; 
V - O volume; 
n - o número de mols, 
R - A constante dos gases 
 T - A temperatura. 
 
Um gás é dito ideal quando obedece à Lei dos Gases Ideais. 
Esta lei é a combinação das Leis de Boyle, de Charles e da 
Lei de Gay-Lussac e Avogadro.Fluídos 
Fluido é uma substância que tem a capacidade de escoar. 
Quando um fluido é submetido a uma força tangencial, 
deforma-se de modo contínuo, ou seja, quando colocado em 
um recipiente qualquer, o fluido adquire o seu formato. 
 
Massa específica: relação entre massa e volume 
𝜌 = 
∆𝑚
∆𝑣
 
 
 
Pressão: 
 
 
Fluídos em repouso: 
 
Teorema de Stevin: 
"A diferença entre as pressões de dois pontos de um fluido 
em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluido, a 
aceleração da gravidade e a diferença entre as profundidades 
dos pontos." 
𝜌 = 𝜌(𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙) + 𝜌. 𝑔. ℎ 
Empuxo: 
O Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido 
sobre um corpo. Como tem sentido oposto à força Peso, 
causa o efeito de leveza no caso da piscina. 
 
Princípio de Arquimedes: 
Arquimedes descobriu que todo o corpo imerso em um fluido 
em equilíbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a 
ação de uma força vertical, com sentido oposto a este campo, 
aplicada pelo fluido, cuja intensidade é igual a intensidade do 
Peso do fluido que é ocupado pelo corpo. 
Assim: 
 
onde: 
=Empuxo (N) 
=Densidade do fluido (kg/m³) 
=Volume do fluido deslocado (m³) 
g=Aceleração da gravidade (m/s²) 
 Peso aparente: No caso de um corpo estar totalmente 
submerso dentro de um líquido, o empuxo faz com que 
a medida do peso do corpo seja menor do que o peso do 
corpo medido fora do líquido. A medida do peso do corpo 
quando imerso no líquido é chamada de peso aparente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fórmulas 
Escalas termométricas 
Escala Fahrenheit 
 
 
Escala Kelvin 
 
 
 
 
Conversões entre escalas 
Celsius para Fahrenheit 
 
 
 
Fahrenheit para Celsius 
 
 
 
Celsius para Kelvin 
 
 
 
Kelvin para Celsius 
 
 
 
 
Calor 
Calor sensível 
 
 
 
 
 
Calor latente 
 
 
 
 
Capacidade 
térmica 
 
 
 
 
 
 
Troca de calor 
Equilíbrio 
térmico 
 
 
Propagação de calor 
Fluxo de 
Calor 
 
 
 
 
Condução Acontece quando o calor se propaga através de um meio condutor térmico. 
Convecção É o fenômeno no qual o calor se propaga por meio do movimento de massas fluidas de densidades diferentes. 
Irradiação É a propagação de energia térmica que não necessita de um meio material para acontecer, pois o calor se propaga através de ondas eletromagnéticas 
 
Equação de Clapeyron 
Equação de Clapeyron - Equação geral de 
estado 
 
 
 
 
 
Numero de mols 
 
 
 
 
Constante universal dos gases perfeitos 
 
 
Pressão 
Pressão em uma superfície 
 
 
 
 
Densidade 
 
 
 
 
Pressão hidrostática 
 
 
 
 
 
Teorema de Stevin 
 
 
 
 
 
Teorema de Pascal 
"O acréscimo de pressão exercida num ponto em um líquido 
ideal em equilíbrio se transmite integralmente a todos os 
pontos desse líquido e às paredes do recipiente que o contém." 
Empuxo 
Empuxo 
 
 
 
 
 
Peso aparente