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Módulo 02 – Calorimetria e propagação de calor FÍSICA II Prof. Robson Florentino robflorentino@gmail.com (22) 99900-9234 Equilíbrio térmico Dois corpos em contato físico, estão em equilíbrio térmico quando param de trocar energia, quando o fluxo líquido de energia entre eles é nulo. Quando isso acontece, a temperatura dos dois corpos é a mesma. Calor Q é energia em trânsito de um corpo para outro devido à diferença de temperatura entre eles. Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) A propriedade física que define a quantidade de calor Q necessária para aquecer de ΔT uma massa m de determinado material é chamada calor específico, e é definida como: Q = m . c . ΔT Calor Sensível Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Calor Latente A propriedade física que define a quantidade de calor Q necessária para uma mudança de fase de uma massa m de determinada substância é chamada calor latente, e é definida como: Q = m L Existem algumas situações onde não acontece exatamente desse modo; um corpo pode absorver certa quantidade de calor e no entanto manter-se com a sua temperatura constante. Quando isso acontece, diz-se que o corpo passou por uma mudança de fase. Existe um exemplo corriqueiro: uma pedra de gelo numa temperatura de 00C é retirada do congelado e colocada dentro de um copo na temperatura ambiente de 300C . Esse material irá absorver calor da sua vizinhança e paulatinamente transformar-se-á em água a uma temperatura de 00C . Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) 01) Que massa de vapor d.água a 1000C deve ser misturada com 150g de gelo no seu ponto de fusão, em um recipiente isolado termicamente, para produzir água líquida a 50ºC ? 02) Um pedaço de 0,5 kg de um metal é aquecido até 2000C dentro de um calorímetro ideal contendo 0,4 kg de água inicialmente em 200C. Se a temperatura de equilíbrio do sistema metal-água é 22,4ºC. Encontre qual o calor especifico do metal. 03) Um bloco de 200g de gelo recebe calor até se conseguir vapor à 120ºC. Qual a quantidade de calor recebida durante este processo? Física, 2° ano Conceito de Temperatura e Calor PROCESSOS DE PROPAGAÇÃO DO CALOR A mudança da energia térmica da região de maior temperatura para a de menor temperatura pode ser processada de três maneiras distintas: condução; convecção; Irradiação. Transferência de calor Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) É o processo de propagação de calor, no qual a energia térmica passa de partícula para partícula em um meio. Condução de calor através de uma barra de metal. CONDUÇÃO TÉRMICA Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Condutores térmicos são materiais nos quais o processo de condução do calor é acentuado. Exemplo: os metais. Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) CONDUTORES E ISOLANTES TÉRMICOS Isolantes térmicos são materiais nos quais ocorre pouca ou nenhuma transmissão de calor. Exemplos: madeira e isopor. É o processo de propagação de calor, no qual a energia térmica se propaga pela movimentação de massas líquidas ou gasosas, que alteram suas posições no meio devido à diferença de densidade. A transferência de energia por convecção, só ocorre em materiais fluidos (líquidos ou gases). É um fenômeno cíclico, no qual formam-se correntes de convecção, ou seja, o fluido (ar ou água) mais quente tende a subir e o mais frio tende a descer. CONVECÇÃO TÉRMICA A refrigeração dos alimentos em refrigeradores domésticos, assim como o aquecimento da água em uma chaleira acontecem por correntes de convecção. Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) As brisas que ocorrem nas regiões litorâneas podem ser explicadas pela existência de correntes de convecção. Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) É o processo de propagação de calor em que a energia térmica se propaga sob a forma de ondas eletromagnéticas. A energia chega até o indivíduo, por um tipo de radiação que se propaga tanto na matéria, como no vácuo. A energia do Sol, que viaja no vácuo e aquece o nosso planeta, é transmitida por irradiação térmica. IRRADIAÇÃO TÉRMICA Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Alguns materiais como o vidro e o plástico dificultam a passagem da radiação térmica (forma de transmissão do calor por meio de radiação eletromagnética), mas permitem a passagem da luz, por isso a maioria das estufas possuem cobertura de vidro ou de plástico. Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) EFEITO ESTUFA A presença de vapor de água e gás carbônico faz a atmosfera reter grande parte das ondas emitidas pelos objetos da superfície terrestre. Esse efeito é fundamental para que a Terra tenha uma temperatura média adequada. A preocupação dos cientistas é porque as atividades humanas estão aumentando muito esse efeito. Então, de um fenômeno benéfico e essencial, o efeito estufa poderá se tornar catastrófico. Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com)
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