modelagem e fenomenos fisisco e quimicos

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Modelagem e 
simulação do mundo 
físico-químico
Profa. Olivia Ortiz John
Profa. Rosineide Junkes
Apresentação
• Professora: Olivia Ortiz John
✔ Licenciada em Física e em Matemática – UDESC
✔ Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais – UDESC 
✔ Professora na instituição há 12 anos.
 
 olivia.john@unisociesc.com.br
Apresentação
• Professora: Rosineide Junkes Lussoli
✔ Graduação em Química Industrial – UNIVILLE
✔ Mestrado em Engenharia de Materiais – UFSC
✔ Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais – UFSC
✔ Professora na instituição há 25 anos.
• Termometria
• Calorimetria
• Estudo dos gases
• Leis da Termodinâmica
• Reações químicas
• Estequiometria
• Condições de equilíbrio e regra das fases
• Propriedades coligativas
Ementa
Avaliação
A1
30 pontos
• Prova discursiva
A2
30 pontos
A3
40 pontos
• Prova objetiva
• Todo conteúdo 
• Final do semestre 
• Igual para todo o grupo Ânima 
Para aprovação é necessário 
atingir 70 pontos ou mais.
Prova de ‘recuperação’, 
denominada “AI”(Avaliação 
Integrada) ocorrerá no início 
do próximo semestre.
• Trabalhos desenvolvidos
Ao longo do semestre
Datas importantes
• PROVAS
• A1 – 20/04 à 25/04 – Conteúdo a ser definido (30 pontos)
• A2 – 24/06 à 30/06 – Todo o conteúdo (30 pontos)
Livros – biblioteca virtual / minha biblioteca
Não está disponível 
no ULIFE
Material disponível
- Listas de exercícios (Sala Virtual)
- Slides (Sala Virtual)
- Provas A1 e A2 (Sala Virtual)
- Atividades A3 (Classroom)
TERMOMETRIA
Profa. Olivia Ortiz John
Profa. Rosineide Junkes
QUAL A EXPLICAÇÃO PARA O FENÔMENO OBSERVADO?
Ao colocar a mão na parte inferior do “Ebulidor de Franklin”, o líquido é 
aquecido, dilatando-se e aumentando a pressão no interior.
TEMPERATURA x CALOR
Como funciona um termômetro? 
Pesquisa para a próxima aula!
Funcionamento dos termômetros
• Termômetro digital.
• Termômetro líquido.
• Termopar
• Termômetro infravermelho.
De um modo simplificado a temperatura é uma grandeza que procura definir 
o grau médio de agitação molecular do meio, relacionada então, com a 
energia cinética média dos átomos, moléculas ou íons, durante seus 
movimentos de vibração, rotação e translação no interior do meio, ou seja, 
pode-se determinar macroscopicamente o que acontece no âmbito 
microscópico do meio em questão.
TEMPERATURA x CALOR
TEMPERATURA x CALOR
LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
Se os corpos estiverem a temperaturas diferentes, 
a energia pode ser trocada entre eles por meio de, 
por exemplo, calor ou radiação eletromagnética.
No equilíbrio térmico os corpos em contato 
térmico deixam de trocar energia. 
Termômetro – um dispositivo calibrado para 
medir a temperatura do corpo.
Frequentemente associamos o conceito de temperatura com o grau de calor ou de 
frio de um corpo que tocamos. 
A nossa pele é sensível à taxa de transferência de energia e não à temperatura do 
corpo. 
Se forem colocados em contato térmico 
um com o outro, como na Figura (c), não 
há nenhuma transferência de energia 
entre eles.
Lei Zero da termodinâmica (a lei do equilíbrio)
Se os corpos A e B estiverem separadamente em equilíbrio térmico com um 
terceiro corpo C, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si.
A temperatura é a propriedade que determina se um corpo está em equilíbrio 
térmico com outros corpos.
Dois corpos em equilíbrio térmico entre si estão na mesma temperatura.
Se as duas leituras forem as mesmas, 
então A e B estão em equilíbrio térmico.
Considere dois corpos A e B que não 
estão em contacto térmico e um 
terceiro corpo C que será o nosso 
termômetro.
TERMOMETRIA
Comparando escalas
Comparando escalas
O texto a seguir foi extraído de uma matéria sobre congelamento de cadáveres para sua preservação por muitos 
anos, publicada no jornal O Estado de S. Paulo de 21.07.2002.
Após a morte clínica, o corpo é resfriado com gelo. Uma injeção de anticoagulantes é aplicada e um fluido especial 
é bombeado para o coração, espalhando-se pelo corpo e empurrando para fora os fluidos naturais. O corpo é 
colocado numa câmara com gás nitrogênio, onde os fluidos endurecem em vez de congelar. Assim que atinge a 
temperatura de –321°, o corpo é levado para um tanque de nitrogênio líquido, onde fica de cabeça para baixo.
Na matéria, não consta a unidade de temperatura usada. 
Considerando que o valor indicado de –321° esteja correto e que pertença a uma das escalas, Kelvin, Celsius ou 
Fahrenheit, pode-se concluir que foi usada a escala: 
a) Kelvin, pois trata-se de um trabalho científico e esta é a unidade adotada pelo Sistema 
Internacional;
b) Fahrenheit, por ser um valor inferior ao zero absoluto e, portanto, só pode ser medido 
nessa escala;
c) Fahrenheit, pois as escalas Celsius e Kelvin não admitem esse valor numérico de 
temperatura.
d) Celsius, pois só ela tem valores numéricos negativos para a indicação de temperaturas;
e) Celsius, por tratar-se de uma matéria publicada em língua portuguesa e essa ser a 
unidade adotada oficialmente no Brasil.
Na matéria, não consta a unidade de temperatura usada. 
Considerando que o valor indicado de –321° esteja correto e que pertença a uma das 
escalas, Kelvin, Celsius ou Fahrenheit, pode-se concluir que foi usada a escala: 
EXEMPLO
(a) Em 1964, a temperatura na aldeia siberiana Oymyakon chegou a -71 °C. A que temperatura 
isso corresponde na escala Fahrenheit? 
(b) A temperatura mais alta já registrada nos Estados Unidos foi de 134 ºF, no Vale da Morte, na 
Califórnia. Qual o valor desta temperatura na escala Celsius? 
Resposta: a) -95,8 °F b) 56,67 °C
 
a)
 
 
b)
 
 
 
EXEMPLO
(a) Em 1964, a temperatura na aldeia siberiana Oymyakon chegou a -71 °C. A que temperatura 
isso corresponde na escala Fahrenheit? 
(b) A temperatura mais alta já registrada nos Estados Unidos foi de 134 ºF, no Vale da Morte, na 
Califórnia. Qual o valor desta temperatura na escala Celsius? 
ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA
https://phet.colorado.edu/sims/html/states-of-matter/latest/states-of-matter_pt_BR.html 
https://phet.colorado.edu/sims/html/states-of-matter/latest/states-of-matter_pt_BR.html
maior a
Que fenômeno é este?
A gasolina é vendida por litro, mas em sua utilização como combustível, a massa é o que importa. 
Um aumento de temperatura do ambiente leva a um aumento no volume da gasolina. Para diminuir 
os efeitos práticos dessa variação, os tanques dos postos de gasolina são subterrâneos. Se os 
tanques não fossem subterrâneos: 
I. Você levaria vantagem ao abastecer o carro na hora mais quente do dia, pois estaria comprando 
mais massa por litro de combustível.
II. Abastecendo com a temperatura mais baixa, você estaria comprando mais massa de combustível 
para cada litro.
III. Se a gasolina fosse vendida por kg em vez de por litro, o problema comercial decorrente da 
dilatação da gasolina estaria resolvido. 
a) I é correta;
b)II é correta;
c) III é correta;
d) I e II são corretas;
e) II e III são corretas 
No termômetro de líquido vimos que quando a 
temperatura aumenta, o volume aumenta 
Esse fenômeno é conhecido como expansão térmica 
Juntas de expansão térmica devem ser incluídas em 
edifícios, estradas, trilhos de estrada de ferro e pontes 
para compensar a mudanças nas dimensões que 
ocorrem com as variações da temperatura
Dilatação Térmica de Sólidos e Líquidos 
Dilatação Térmica
 
 
 
 
 
 
Dilatação Térmica
 
 
 
 
 
 
 
Dilatação Térmica
 
 
 
 
 
 
 
substância Coeficiente de expansão linear (α) em ºC-1
aço 1,1 x 10-5 
alumínio 2,4 x 10-5 
chumbo 2,9 x 10-5 
cobre 1,7 x 10-5 
ferro 1,2 x 10-5 
latão 2,0 x 10-5 
ouro 1,4 x 10-5 
prata 1,9 x 10-5 
vidro comum 0,9 x 10-5 
vidro pirex 0,3 x 10-5 
zinco 6,4 x 10-5 
Para esses materiais, α é positivo, indicando um acréscimo no comprimento com o 
aumento da temperatura 
Observação: A calcita (CaCO3), expande-se ao longo de uma dimensão (α positivo) e se 
contrae ao longo de outra (αé negativo) com o aumento da temperatura.
A Tabela mostra o coeficiente médio de expansão linear de vários materiais
Se aquecermos uma chapa metálica com 
um orifício central, o que acontecerá com 
o diâmetro do orifício?
Lâminas bimetálicas
Um tipo de termostato é o construído com lâminas bimetálicas (duas lâminas de metais diferentes firmemente 
ligadas) que, quando aquecidas ou resfriadas se dilatam ou se contraem encurvando-se ou endireitando-se, 
abrindo ou fechando circuitos elétricos. Isto ocorre porque cada metal tem uma dilatação típica.
Invar são ligas à base de Ni (Níquel) e Fe (Ferro), que apresentam a propriedade de um baixo coeficiente de 
dilatação térmica. A liga mais usada tem 36%Ni e 64%Fe, sendo conhecida como Invar-36, cujo coeficiente de 
dilatação é inferior a 1,5x10−6/°C, entre 0°C e 100°C.
αlatão = 2,0 x 10
-5 /°C 
EXEMPLOS:
1. Um fio metálico tem 100 m de comprimento e coeficiente de dilatação linear 
igual a 17 . 10-6 oC-1. Qual a variação de comprimento desse fio, quando a 
temperatura varia 10 oC ?
Solução:
ΔL = Lo . α . Δt
ΔL = 100 m.0,000017 °C-1.10 °C
 ΔL = 0,017 m ou 17 mm
2. Uma placa metálica tem um orifício circular de 50 mm de diâmetro a 15o 
C. A que temperatura deve ser aquecida a placa para que se possa ajustar 
no orifício um cilindro de 50,3 mm de diâmetro ? O coeficiente de 
dilatação linear do metal é 20 .10-6 °C-1.
Solução:
 ΔL = Lo . α . ΔT
(50,3 – 50)mm = 50mm.0,00002 °C-1.(T - 15°C)
 0,3 = 0,001 °C-1.(T - 15 °C)
300 °C = T – 15 °C-1
 300 °C + 15 °C = T
 315 °C = T T = 315 o C
Dilatação dos líquidos 
O Comportamento Anômalo da Água
• Quando a temperatura diminui 
de 4 °C para 0 °C, a água da 
superfície de um lago se expande 
enquanto resfria, tornando-se 
menos densa que a água abaixo 
dela. 
• A água da superfície congela, o 
gelo permanece na superfície 
porque é menos denso do que 
a água. O gelo continua a se 
formar na superfície, enquanto 
a água mais próxima do fundo 
da lagoa permanece a 4 °C. 
Como peixes sobrevivem num lago congelado? 
Acima de 4 °C, a água exibe a expansão prevista com o aumento da temperatura.