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FÍSICA TERMOLOGIA AULA 01 Esther Cecília Nunes da Silva esthercns11@gmail.com TERMOMETRIA – ESCALA DE TEMPERATURA Termômetros – utilizado para medir temperatura DILATAÇÃO TÉRMICA Quando a matéria é aquecida, a energia de agitação dessas partículas torna-se maior, provocando um maior distanciamento entre elas. A razão desse distanciamento entre as partículas é que ocorre a dilatação de um corpo aquecido. DILATAÇÃO LINEAR EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. A figura (a) mostra um dispositivo que pode ser usado para ligar ou desligar um forno, dependendo da temperatura do local onde se encontra o sensor (barra AB). Essa barra é constituída de dois metais diferentes e, ao ser aquecida, fecha o circuito, como indica na figura B. a)a metais diferentes possuírem calores específicos diferentes. b)a metais diferentes possuírem condutividades térmicas diferentes. c)ao calor fluir sempre de um corpo a uma temperatura maior para um corpo a uma temperatura menor, e nunca ocorrer o fluxo contrário. d)a metais diferentes possuírem calores latentes diferentes. e)a metais diferentes possuírem coeficientes de dilatação térmica diferentes. https://cdn.estuda.com/sis_questoes/posts/47170_pre.jpg?1375869017 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. A figura A mostra um dispositivo que pode ser usado para ligar ou desligar um forno, dependendo da temperatura do local onde se encontra o sensor (barra AB). Essa barra é constituída de dois metais diferentes e, ao ser aquecida, fecha o circuito, como indica na figura B. a)a metais diferentes possuírem calores específicos diferentes. b)a metais diferentes possuírem condutividades térmicas diferentes. c)ao calor fluir sempre de um corpo a uma temperatura maior para um corpo a uma temperatura menor, e nunca ocorrer o fluxo contrário. d)a metais diferentes possuírem calores latentes diferentes. e)a metais diferentes possuírem coeficientes de dilatação térmica diferentes. https://cdn.estuda.com/sis_questoes/posts/47170_pre.jpg?1375869017 EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO (VUNESP-SP) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é = 11·10–6 °C–1. Se a 10°C o comprimento de um trilho é de 30 m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C? a) 11·10–4 m. b) 33·10–4 m. c) 99·10–4 m. d) 132·10–4 m. e) 165·10–4 m. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO (VUNESP-SP) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é = 11·10–6 °C–1. Se a 10°C o comprimento de um trilho é de 30 m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C? a) 11·10–4 m. b) 33·10–4 m. c) 99·10–4 m. d) 132·10–4 m. e) 165·10–4 m. DILATAÇÃO SUPERFICIAL EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO Um quadrado de lado 2m é feito de um material cujo coeficiente de dilatação superficial é igual a 1,6.10-4. Determine a variação de área deste quadrado quando aquecido em 80°C. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO Um quadrado de lado 2m é feito de um material cujo coeficiente de dilatação superficial é igual a 1,6.10-4. Determine a variação de área deste quadrado quando aquecido em 80°C. ΔA = Ao.β.ΔӨ ΔA = 4.1,6 .10-4 .80 ΔA = 0,0512 m² DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO ENEM Durante uma ação de fiscalização em postos de combustíveis, foi encontrado um mecanismo inusitado para enganar o consumidor. Durante o inverno, o responsável por um posto de combustível compra álcool por R$ 0,50/litro, a uma temperatura de 5 °C. Para revender o liquido aos motoristas, instalou um mecanismo na bomba de combustível para aquecê-lo, para que atinja a temperatura de 35 °C, sendo o litro de álcool revendido a R$ 1,60. Diariamente o posto compra 20 mil litros de álcool a 5 °C e os revende. Com relação à situação hipotética descrita no texto e dado que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de 1×10^-3 °C^-1 , desprezando-se o custo da energia gasta no aquecimento do combustível, o ganho financeiro que o dono do posto teria obtido devido ao aquecimento do álcool após uma semana de vendas estaria entre A R$ 500,00 e R$ 1.000,00. B R$ 1.050,00 e R$ 1.250,00. C R$ 4.000,00 e R$ 5.000,00. D R$ 6.000,00 e R$ 6.900,00. E R$ 7.000,00 e R$ 7.950,00. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO ENEM Durante uma ação de fiscalização em postos de combustíveis, foi encontrado um mecanismo inusitado para enganar o consumidor. Durante o inverno, o responsável por um posto de combustível compra álcool por R$ 0,50/litro, a uma temperatura de 5 °C. Para revender o liquido aos motoristas, instalou um mecanismo na bomba de combustível para aquecê-lo, para que atinja a temperatura de 35 °C, sendo o litro de álcool revendido a R$ 1,60. Diariamente o posto compra 20 mil litros de álcool a 5 °C e os revende. Com relação à situação hipotética descrita no texto e dado que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de 1×10^-3 °C^-1 , desprezando-se o custo da energia gasta no aquecimento do combustível, o ganho financeiro que o dono do posto teria obtido devido ao aquecimento do álcool após uma semana de vendas estaria entre A R$ 500,00 e R$ 1.000,00. B R$ 1.050,00 e R$ 1.250,00. C R$ 4.000,00 e R$ 5.000,00. D R$ 6.000,00 e R$ 6.900,00. E R$ 7.000,00 e R$ 7.950,00. DILATAÇÃO TÉRMICA DOS LÍQUIDAS CALORIMETRIA Calor é a energia térmica transferida de um corpo para outro, motivada espontaneamente por uma diferença de temperatura Calor sensível é a quantidade de calor cedida ou recebida por um corpo, acarretando a ele uma variação de temperatura sem mudar de fase Calor latente é a quantidade de calor cedida ou recebida por um corpo que sofre mudança de fase (mudança na forma de ligação de suas moléculas) a temperatura constante. Calor sensível Calor sensível Calor latente Calor latente CALOR SENSÍVEL E CALOR ESPECÍFICO Exercício (MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é: a) 500 b) 600 c) 700 d) 800 e) 900 Exercício (MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é: a) 500 b) 600 c) 700 d) 800 e) 900 Exercício de fixação (VUNESP–SP) Uma garrafa térmica possui em seu interior 1,0 kg de água a 80 ºC. Meia hora depois, a temperatura da água caiu para 50 ºC. Nessas condições, e lembrando que o calor específico da água é 1,0 cal/(g·ºC), o fluxo de calor perdido pela água foi em média de: a) 1,0 cal/min. b) 100 cal/min. c) 500 cal/min. d) 1.000 cal/min. e) 4.180 cal/min. CAPACIDADE TÉRMICA CALOR LATENTE Exercício 3. Qual é a quantidade de calor necessária para transformar 50 g de gelo a -20 ºC em de água a 30 ºC? São dados: calor específico do gelo: 0,50 cal/g.ºC calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g Faça, a seguir, o gráfico da temperatura θ em função da quantidade de calor Q, representando todas as etapas do processo (curva de aquecimento). Resposta Quantidade de calor sensível: Q1 = m c Δθ Q1 = 50 . 0,5 . [0 - (-20)] Q1 = 50 . 0,5 . 20 Q1 = 500 cal Quantidade de calor latente de fusão: Q2 = m L Q2 = 50 . 80 Q2 = 4 000 cal Quantidade de calor sensível: Q3 = m c Δθ Q3 = 50 . 1 . (30 -0) Q3 = 50 . 30 Q3 = 1 500 cal Quantidade de calor total: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 6 000 cal TROCAS DE CALORPROPAGAÇÃO DO CALOR Condução: A condução térmica, também chamada de difusão térmica, é um tipo de propagação de calor que acontece num meio material decorrente das agitações das moléculas. Convecção: A convecção térmica é uma das formas de propagação do calor que ocorre nos líquidos e gases. Irradiação: A irradiação (ou radiação) térmica é uma das formas de propagação do calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, chamadas de ondas de calor. PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA A primeira lei da termodinâmica é uma aplicação do princípio da conservação de energia a um sistema termodinâmico. Onde, Q: calor τ: trabalho ΔU: variação da energia interna EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 2. (MACKENZIE-SP) Mantendo uma estreita abertura em sua boca, assopre com vigor sua mão agora! Viu? Você produziu uma transformação adiabática! Nela, o ar que você expeliu sofreu uma violenta expansão, durante a qual: a) o trabalho realizado correspondeu à diminuição da energia interna desse ar, por não ocorrer troca de calor com o meio externo; b) o trabalho realizado correspondeu ao aumento da energia interna desse ar, por não ocorrer troca de calor com o meio externo; c) o trabalho realizado correspondeu ao aumento da quantidade de calor trocado por esse ar com o meio, por não ocorrer variação da sua energia interna; d) não houve realização de trabalho, uma vez que o ar não absorveu calor do meio e não sofreu variação de energia interna; e) não houve realização de trabalho, uma vez que o ar não cedeu calor para o meio e não sofreu variação de energia interna. EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 2. (MACKENZIE-SP) Mantendo uma estreita abertura em sua boca, assopre com vigor sua mão agora! Viu? Você produziu uma transformação adiabática! Nela, o ar que você expeliu sofreu uma violenta expansão, durante a qual: a) o trabalho realizado correspondeu à diminuição da energia interna desse ar, por não ocorrer troca de calor com o meio externo; b) o trabalho realizado correspondeu ao aumento da energia interna desse ar, por não ocorrer troca de calor com o meio externo; c) o trabalho realizado correspondeu ao aumento da quantidade de calor trocado por esse ar com o meio, por não ocorrer variação da sua energia interna; d) não houve realização de trabalho, uma vez que o ar não absorveu calor do meio e não sofreu variação de energia interna; e) não houve realização de trabalho, uma vez que o ar não cedeu calor para o meio e não sofreu variação de energia interna. SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
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