calor e TEMPERATURA

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Profª Maria Neuza
FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II
3º período de Engenharia civil
CAPÍTULO 18
TEMPERATURA, CALOR E A 
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
TERMOLOGIA é a parte da Física que estuda os
fenômenos relacionados com o calor e a
temperatura.
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TEMPERATURA
Grandeza física escalar que mede o grau de
agitação molecular de um corpo.
CT E
• Temperatura é uma das sete grandezas físicas do SI;
• Não há um limite superior para a temperatura;
• Há um limite inferior denominado zero absoluto na escala
Kelvin;
O ZERO ABSOLUTO
O Lord Kelvin (1848) verificou, experimentalmente, que a
pressão de um gás diminuía 1/273,16 do valor inicial,
quando resfriado a volume constante de 0 °C para – 1 °C.
Como a pressão do gás está relacionada com o choque de
suas partículas com as paredes do recipiente, quando a
pressão fosse nula, as moléculas estariam em repouso, a
agitação térmica seria nula e a sua temperatura também.
Conclui-se, então, que isso aconteceria se
transformássemos o gás até – 273°C .
A escala Kelvin é a escala científica do SI.
CALOR
Calor é energia térmica em trânsito entre corpos de
diferentes temperaturas.
O calor flui sempre do corpo de maior temperatura
para o de menor temperatura.
A B
TA > TB
Calor
TA = TB
A BCalor
Equilíbrio Térmico
◼ Cada corpo possui energia térmica e essa energia é
transferida do corpo de maior temperatura, no caso
acima A, para o corpo de menor temperatura (corpo B);
◼ A transferência da energia térmica cessa no momento
em que os dois corpos atingirem a mesma temperatura:
o EQUILÍBRIO TÉRMICO.
Em resumo:
“Todo corpo possui uma propriedade chamada
temperatura. Quando dois corpos estão em equilíbrio
térmico, suas temperaturas são iguais e vice-versa.”
(Halliday e Resnick, 2009, p.184).
Este enunciado caracteriza a Lei Zero da Termodinâmica
Medindo Temperatura
• Para a criação de um
modo científico de medir
temperatura, toma-se
como fenômeno
reprodutível o ponto
triplo da água, ou seja, a
coexistência de
água+gelo+vapor d’água
em equilíbrio. Fenômeno
este que ocorre para
apenas um conjunto de
valores de pressão e
temperatura.
• Por acordo internacional, associa-se ao ponto
triplo da água o valor de 273,16K como a
medida-padrão de temperatura para
calibração de termômetros.
Outras escalas termométricas
Esta escala foi utilizada principalmente pelos países que foram colonizados pelos britânicos,
mas seu uso atualmente se restringe a poucos países de língua inglesa, como os Estados
Unidos e Belize.
A Escala Fahrenheit foi construída, em 1708, pelo físico
alemão Daniel Gabriel Fahrenheit;
Adotou-se o valor 0 (zero) para a mistura: água, gelo
picado e sal; e o valor 100 para a temperatura do corpo
humano;
Dividiu-se o intervalo entre esses pontos fixos em 100
partes iguais e cada parte recebe o nome de grau
Fahrenheit, cujo símbolo é °F.
A partir desses pontos fixos escolhidos, Fahrenheit
mediu com seu termômetro o ponto de fusão do gelo,
sob pressão de 1 atmosfera, e obteve o valor 32 °F e
para o ponto de vapor da água, também sob pressão de
1 atmosfera, o valor 212 °F.
A ESCALA FAHRENHEIT
ESCALA CELSIUS
A Escala Celsius construída em 1742, pelo físico e
astrônomo sueco Anders Celsius, que adotou para o
ponto de fusão de gelo o valor 0 (zero) e para o ponto de
ebulição da água o valor 100 (cem). Dividiu-se o
intervalo obtido entre os pontos fixos em cem partes
iguais, em que cada parte corresponde a uma unidade
da escala e foi denominada de grau Celsius, cujo
símbolo é o °C.
Como o intervalo entre os pontos fixos dessa escala foi
dividido em cem partes iguais, ela recebeu o nome
de centesimal e, atualmente, a Escala Celsius é a
mais utilizada em todo o mundo.
O intervalo dividido em 100 partes iguais pelo sueco
(Celsius) é, na escala de Fahrenheit, dividido em 180
partes iguais. Desse modo, cada parte da escala de
Fahrenheit equivale a 1,8 partes da escala de Celsius.
Relação entre as escalas 
DILATAÇÃO E CONTRAÇÃO 
TÉRMICA
EFEITOS DA VARIAÇÃO DE 
TEMPERATURA
• Todos os corpos se dilatam ou se contraem
com o aumento ou a redução da temperatura;
• O quanto um corpo se dilata ou se contrai
depende do estado físico do corpo e do
material de que ele é feito.
Dilatação dos sólidos
Com a variação na temperatura de um sólido, as
partículas que o constituem vibram, menos ou mais, em
torno de sua posição de equilíbrio.
Dilatação linear dos sólidos
A variação no comprimento de uma barra DL, submetida a 
uma variação de temperatura ∆t, é:
Aplicações cotidianas do fenômeno de 
dilatação/contração dos sólidos
E
D
U
A
R
D
O
 
S
A
N
T
A
L
IE
S
T
R
A
/C
ID
E
D
U
A
R
D
O
 
S
A
N
T
A
L
IE
S
T
R
A
/C
ID
As lâminas bimetálicas dos termostatos
1 Dilatação linear dos sólidos
.
.
.
os trilhos de trem devem ter vãos para permitir que o metal se dilate quando o dia
está muito quente ou quando as rodas do trem geram aquecimento por atrito.
Sem esses espaços, os trilhos consecutivos se comprimiriam mutuamente,
deformando-se ou até mesmo soltando-se dos dormentes.
Devido à exposição ao sol, os fios de telefone ou da rede elétrica se expandem e
formam curvas mais pronunciadas do que em períodos mais frios. O
comprimentodo fio será tanto maior quanto mais sua temperatura aumentar.
Dilatações e contrações em mais de 
uma dimensão
A dilatação de alguns corpos, como azulejos e blocos de concreto, é
mais perceptível em duas dimensões.
2 Dilatação superficial dos sólidos
L
U
A
N
A
 F
IS
C
H
E
R
/F
O
L
H
A
 
IM
A
G
E
M
F
E
R
N
A
N
D
O
 
F
A
V
O
R
E
T
T
O
/C
R
IA
R
 
IM
A
G
E
M
• Dilatação superficial
Variação da área da superfície de um corpo 
em função da variação da temperatura:
•Coeficiente de dilatação superficial β:
Expressão geral da dilatação (ou contração) 
superficial de um sólido:
A dilatação afeta todas as dimensões de 
um corpo
Em alguns corpos, é mais fácil perceber que a
dilatação e a contração dos sólidos é volumétrica.
•A variação no volume é proporcional à variação 
de temperatura (Dt) e ao volume inicial (V0) do 
corpo:
•A constante de proporcionalidade é o 
coeficiente de dilatação volumétrica: 
A dilatação afeta todas as dimensões de
um corpo
•A variação no volume é proporcional à variação de temperatura (∆t) e 
ao volume inicial (V0) do corpo:
•A constante de proporcionalidade é o coeficiente de dilatação 
volumétrica: 
•Volume final do corpo que sofreu a dilatação:
• Por que não convém construir uma casa 
grudada à do vizinho?
R
-P
/K
IN
O
ABSORÇÃO DE CALOR POR SÓLIDOS E 
LÍQUIDOS
calor sensível
Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por 
um corpo, para exclusivamente variar sua 
temperatura.
SQ m.c. T= D
calor sensível
Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por um corpo, para 
exclusivamente variar sua temperatura.
SQ m.c. T= Dc
CALOR ESPECíFICO
Indica a energia necessária para uma unidade de massa 
variar sua temperatura em uma unidade. 
Característica da substância
Tabela alguns valores de calor específico
Substância Calor 
Específico 
(cal/g.oC)
água 1,000
álcool 0,580
alumínio 0,219
chumbo 0,031
cobre 0,093
ferro 0,110
gelo 0,550
mercúrio 0,033
prata 0,056
vidro 0,200
vapor d'água 0,480
Calor Latente
Ao aquecer um bloco de gelo a 0 ºC, verificaremos que ele
funde, isto é, se transforma em líquido, mas sua
temperatura não se modifica após atingir a temperatura de
fusão.
Calor latente é a quantidade de energia térmica recebida 
ou cedida por um corpo, para exclusivamente mudar de 
estado físico.
EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA
 . . Q m c t= D
t
Q
C
D
=C =m·c
Capacidade térmica 
• Suponhamos que ao fornecer certa quantidade de calor Q a
um corpo de massa m, sua temperatura varie Dt.
• Definimos Capacidade TérmicaC de um corpo como sendo
a quantidade de calor necessária por unidade de variação
da temperatura do corpo:
 Q
C
t
=
D
TROCAS DE CALOR
• Se vários corpos, no interior de um recipiente
isolado termicamente, trocam calor, os de maior
temperatura cedem calor aos de menor
temperatura, até que se estabeleça o equilíbrio
térmico.
• E de acordo com o princípio de conservação temos:
1 2 3 ... 0nQ Q Q Q+ + + + =
Princípio fundamental nas trocas 
de calor
recebida cedidaQ Q 0 + =
recebida cedidaQ Q=
Exemplo 1:
Uma barra de cobre de massa igual a 200 g e a uma
temperatura de 230°C é mergulhada dentro de um
recipiente que contém 200 g de água, inicialmente a
20°C. Sabendo que a temperatura do equilíbrio
térmico é de 25°C, determine a capacidade térmica do
recipiente que contém a água em cal/°C.
DADOS: Calor específico do cobre = 0,03 cal/g°C
Calor específico da água = 1 cal/g°C
Resposta: C = 46 cal/°C
Exemplo 2:
Em um calorímetro de capacidade térmica
desprezível, foram misturados 200 g de água,
inicialmente a 20 °C, e 400 g de ouro, inicialmente
a 80°C. Sabendo que os calores específicos da
água e do ouro são, respectivamente, 1 cal/g°C e
0,03 cal/g°C. Determine a temperatura final
aproximada da mistura.
Resposta: 23,4 °C
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