Aula-01-Termometria-e-calorimetria

Prévia do material em texto

CEJA 2016.2 – Física - Bloco B - Termologia 
 
Professor Flávio dos Santos Jerez 
 
AULA 1: CONCEITOS BÁSICOS, TERMOMETRIA E CALORIMETRIA 
 
1.1 INTRODUÇÃO 
TERMOLOGIA: é o ramo da Física que estuda os fenômenos relativos ao calor, aquecimento, 
resfriamento, mudanças de estado físico, mudanças de temperatura, etc. 
Temperatura: é uma medida que indica o grau de agitação térmica das partículas de um sistema, em 
outras palavras, medida que indica o quão alta ou baixa está a energia cinética (energia de movimento) 
das partículas de um sistema. 
 
 
Calor: é a energia que se transfere entre corpos em diferentes temperaturas. 
 
Equilíbrio térmico: é o estado no qual dois ou mais corpos de um mesmo sistema mantém sua 
temperatura inalterada e num mesmo valor comum. 
 
Mudanças de estado físico 
 
Características dos estados físicos: 
Solido: Forças de coesão forte, baixo grau de agitação térmica, volume bem definido e forma bem 
definida. 
Líquido: Forças de coesão um pouco menos intensas do que no estado sólido, maior grau de agitação 
térmica, volume bem definido e forma indefinida. 
Vapor : Forças de coesão muito pouco intensas, alto grau de agitação térmica, volume indefinido e forma 
indefinida. 
2.1 TERMOMETRIA 
Escalas termométricas 
Como o tato é um método muito limitado (e até perigoso) para se determinar qual corpo está mais quente, 
utilizamos um termômetro para se comparar o grau de aquecimento entre dois corpos ou mais. 
 
Conversão de temperatura 
Converter graus Celsius para Kelvin: 𝜃℃ = 𝜃𝐾 − 273 
Converter graus Celsius para Fahrenheit: 
𝜃℃
5
=
𝜃𝐹−32
9
 
Exemplo 1: Passe: 
a) 10℃ para Kelvin; 
b) 77 ℉ para ℃; 
c) 100 K para ℃; 
d) 120℃ para ℉. 
Resolução: 
a) 𝜃𝐾 = 𝜃℃ + 273 → 𝜃𝐾 = 10 + 273 → 𝜃𝐾 = 283𝐾 
b) 
𝜃𝐶
5
=
𝜃𝐹−32
9
→
𝜃𝐶
5
=
77−32
9
→
𝜃𝐶
5
=
45
9
→
𝜃𝐶
5
= 5 → 𝜃𝐶 = 5.5 → 𝜃𝐶 = 25℃ 
c) 𝜃𝐾 = 𝜃℃ + 273 → 100 = 𝜃℃ + 273 → 100 − 273 = 𝜃℃ → −173℃ 
d) 
𝜃℃
5
=
𝜃𝐹−32
9
→
120
5
=
𝜃𝐹−32
9
→ 24 =
𝜃𝐹−32
9
→ 24.9 = 𝜃𝐹 − 32 → 216 = 𝜃𝐹 − 32 → 216 + 32 =
𝜃𝐹 → 𝜃𝐹 = 248℉ 
 
3.1 CALORIMETRIA 
Calor é a energia que se transfere entre corpos em diferentes temperaturas. 
Unidade de calor: caloria (𝑐𝑎𝑙). 
Caloria é a quantidade de calor que produz a variação de temperatura de 1℃ em 1 grama de água, sob 
pressão normal. 
Lembrando que 1 𝑘𝑐𝑎𝑙 = 1000 𝑐𝑎𝑙. 
Calor específico (c) é a quantidade de calor necessária para se elevar em 1 ℃ a temperatura de 1𝑔 de um 
material. 
Capacidade térmica (C) é a quantidade de calor necessária para elevar em 1 ℃ a temperatura desse 
corpo. 
𝐶 = 𝑚 . 𝑐 [𝑐𝑎𝑙/℃] 
Calor sensível (Q) é a quantia de calor que um corpo recebe para variar a sua temperatura mas sem 
mudar de estado físico, é calculado por: 
𝑄 = 𝑚 . 𝑐 . ∆𝜃 [𝑐𝑎𝑙] 
onde m é a massa do corpo, c é o calor específico do corpo e ∆𝜃 é a variação de temperatura. 
Calor latente (Q) é a quantidade de calor necessária para que haja mudança de estado físico, é calculado 
por: 
𝑄 = 𝑚 . 𝑙 [𝑐𝑎𝑙] 
 onde 𝑚 é a massa do corpo e 𝑙 é o calor latente do corpo. 
Observe que: 
𝑄 > 0 → 𝐶𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑟𝑒𝑐𝑒𝑏𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 
𝑄 < 0 → 𝐶𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 
 
Exemplo 1: Calcule a quantidade de calor necessária para aquecer 200 𝑚𝑙 de água a 16℃ para 36℃. 
Resolução: 𝑄 = 𝑚 . 𝑐 . ∆𝜃 → 𝑄 = 200 . 1,0 . (36 − 16) → 𝑄 = 4000 𝑐𝑎𝑙 
Exemplo 2: Calcule a quantidade de calor necessária para derreter 200 𝑔 de gelo. 
Resolução: 𝑄 = 𝑚 . 𝑙 → 𝑄 = 200 . 80 → 𝑄 = 16.000 𝑐𝑎𝑙 
Substância Calor específico sensível em 𝑐𝑎𝑙/(𝑔. ℃) Calor latente de fusão (𝑐𝑎𝑙/℃) 
Ferro 0,113 64 
Alumínio 0,217 95 
Água 1,0 80