Teoria Completa de Termologia

8/18/2019 Teoria Completa de Termologia

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A GELADEIRA, POR EXEMPLO, É UM APARELHO DEBOMBEAR CALOR. VOCÊ PODE VERIFICAR COMO É QUENTEA "GRADE PRETA" ATRÁS DELA.TRATA-SE DO RADIADORQUE EXPULSA O CALOR TIRADO DO INTERIOR DAGELADEIRA, OU SEJA, DOS OBJETOS QUE REFRIGERA;

PARA SOBREVIVER NO PÓLO NORTE, OS ESQUIMÓSPRECISAM DO ISOLAMENTO TÉRMICO DAS ROUPAS DEPELE DE ANIMAIS E PRECISAM COMER ALIMENTOS COMALTO TEOR CALÓRICO. ALÉM DISSO, PARA ENTENDERPORQUE OS PÓLOS SÃO TÃO FRIOS, É PRECISO SABER QUE

OS RAIOS DE LUZ E DE CALOR VINDOS DO SOL SÓ CHEGAMLÁ MUITO INCLINADOS, E MESMO ASSIM SÓ DURANTEMETADE DO ANO...


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SERÁ PRECISO FERVER O MOTOR, PARA LEMBRARMOS QUE OAUTOMÓVEL É "MOVIDO A CALOR", POIS O QUE O EMPURRA

É UM MOTOR A COMBUSTÃO INTERNA?

DA MESMA FORMA, SERÁ PRECISO FICARMOS COM FEBRE,PARA LEMBRARMOS QUE TAMBÉM SOMOS SISTEMASTÉRMICOS E QUE "NOSSO MOTOR" TAMBÉM USA

COMBUSTÍVEL?


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VOCÊ PODERIA DAR UMA OLHADA À SUA VOLTA E DIZER QUECOISAS, NA SUA OPINIÃO,ESTÃO MAIS DIRETAMENTERELACIONADAS COM O CALOR? QUAL CARACTERÍSTICA OUQUALIDADE DESTAS COISAS AS ASSOCIA A PROCESSOSTÉRMICOS?


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TODAS ESSAS COISAS "CABEM" NA CLASSIFICAÇÃO PROPOSTA?


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E QUANDO NÃO TEM NADA ENTRE OS OBJETOS? VOCÊ JÁPENSOU DE QUE MANEIRA A LUZ E O CALOR DO SOL CHEGAMATÉ NÓS? COMO SENTIMOS O CALOR DO SOL? COMO NOSPROTEJEMOS DO SEU CALOR TÃO INTENSO?

SE OS NOSSOS SENTIDOS "MENTEM" , O QUE PODERIA SERUSADO PARA SE QUANTIFICAR O "QUENTE" OU O "FRIO" ?COMO DETERMINAR A TEMPERATURA DE UM OBJETO?


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MAS, COMO ESSES VALORES SÃO ATRIBUÍDOS À ESCALA?


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t t C F

−

−=

−

−

0

100 0

32

212 32

t

C −

−

0

100 0

t

F −

−

32

212 32

t t C F

100

32

180=

−

t t C F

5

32

9=

−

t C

5

100 32

9=

−

t CC ≅ 38ο


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À QUE TEMPERATURA ESTÃO ASCOISAS À NOSSA VOLTA?

QUAIS DELAS ATINGEM UMATEMPERATURA MUITO ALTA? EUMA TEMPERATURA MUITOBAIXA?

"Coisas" ou s ituações Temperatura ( C)

fotosfera solar 5700

fusão do tungstênio 3380

filamento de uma lâmpada 2500

forno metalúrgico 4000

forno doméstico 400

interior da geladeira 5

interior do congelador -5

interior do freezer -20

dia bem quente de 30 para cima

dia bem frio de 10 para baixo


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CORES TEMPERATURA

castanho de 520oC a 650

oC

vermelho de 650oC a 1050

oC

amarelo de 1050oC a 1250

oC

branco/azulado acima de 1250oC

OQUE VOCÊ ESPERA QUE VAI ACONTECER AO RETIRÁ-LO DAÁGUA?


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Substância T(oC) Coef. de dil. Vol. (

0C-1)

aço 0 - 100 31,4 x 10-6

água 20 210 x 10-6

álcool 0 - 60 1100 x 10-6

alumínio 20 - 100 71,4 x 10-6

cobre 25 - 100 50,4 x 10-6

ferro 18 - 100 34,2 x 10

-6

gelo 20 - 0 153 x 10-6

invar (Fe, Ni) 20 2,7 x 10-6

madeira 20 90 x 10-6

mercúrio 0 - 100 182 x 10-6

ouro 15 - 100 42,9 x 10-6

prata 15 - 100 56,7 x 10-6

superinvar (Fe, Ni, Cr) 20 0,09 x 10-6

tungstênio 20 12 x 10

-6

vidro comum 0 - 100 27 x 10-6

vidro pirex 20 - 100 9,6 x 10-6

γ vapor de água

0 -1 C C= × =

−6 −13663 10

1

273

0

γ = −11

273

0 C


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∆∆∆∆∆ γ γ γ γ γ ∆∆∆∆∆

TS

S TSS

o

o∆

∆=⇒∆=∆ β β

TL

L TLL

o

o∆

∆=⇒∆=∆ α α

L∆

oL

T∆

α

A DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA É DIRETAMENTE PROPORCIONALAO VOLUME INICIAL E A VARIAÇÃO DE TEMPERATURA.

β

S∆

oS

T∆

∆ ∆ ∆∆Τ

V V T = VV

0

0

= ⇒γ γ


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1o -61031,5

−× C

1o 6-6-

1010,51031,53

1 −×=×× C

10cmL =∆

1o -61010,5−×= C α

cm10m100L 4o ==

C o

6-4

o

951010,510

10

L

L T ≅

××=

∆=∆

α

-1o-6

água C10210×=γ

-1o -6álcool C101100 ×=γ

TVV o ∆=∆ γ

3-66

água mm2100101021010V =×××=∆

3-66

álcool 11000mm1010110010V =×××=∆


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Alimentos Porções (100g) Energia (kcal)

leite de vaca cru meio copo 63

queijo brancofresco

uma fatia 243

pão duas unidades 269

ovo duas unidades 163

carne de vaga(magra)

um bife 146

peixe de mar frito dois filés 371

arroz cozido 3 colheres (sopa) 167

feijão cozido 5 colheres (sopa) 67

mamão uma fatia 32

coca-cola meio copo 39

batata frita 2 unidades 274

EXPERIMENTE CALCULAR A QUANTIDADE DE ENERGIA

FORNECIDA PELOS ALIMENTOS QUE VOCÊ INGERIUHOJE.


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dormir 78 kcal/h

ficar

sentado

108 kcal/h

assistir à aula ouestudar

180 kcal/h

trabalhar 180 kcal/h

ficar em pé 120 kcal/h

andar 228 kcal/h


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Combustível Calor de combustão

(kcal/kg)

álcool etílico(etanol)*

6400

álcool metílico(metanol)**

4700

carvão vegetal 7800

coque 7200

gás hidrogênio 28670

gás manufaturado 5600 a 8300

gás natural 11900

gasolina 11100

lenha 2800 a 4400

óleo diesel 10900

petróleo 11900

querosene 10900

TNT 3600

M AS QUAL O SIGNIFICADO DESTA UNIDADE DE MEDIDA?

OS MATERIAIS QUE QUEIMAM QUANDO ESTÃO EM CONTATOCOM O AR E UMA CENTELHA SÃO CHAMADOSCOMBUSTÍVEIS E O PROCESSO DE QUEIMA É CONHECIDOCOMO COMBUSTÃO.


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ALÉM DESTES É POSSÍVEL TERMOS OUTROS PROCESSOS NOSQUAIS OCORRE AQUECIMENTO E ALGUMA "COISA"FUNCIONA COMO FONTE DE CALOR?


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O CALOR FLUIESPONTANEAMENTE DE

UMA FONTE QUENTE PARAUMA FONTE FRIA.

O CALOR SE PROPAGA NO AR, NA ÁGUA, NO SOLO E NOSOBJETOS ATRAVÉS DE UM MEIO MATERIAL.


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Dicas da cozinha:


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MAS, AFINAL COMO É QUE ACONTECE A CONDUÇÃO DE CALORNOS DIVERSOS MATERIAIS? EXISTE UMA DIFERENÇA ENTREA CONSTITUIÇÃO DO ALUMÍNIO À TEMPERATURA AMBIENTEOU DO ALUMÍNIO AQUECIDO?


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NA IRRADIAÇÃO SOMENTEA ENERGIA É

TRANSMITIDA.AS ONDAS

ELETROMAGNÉTICAS

NÃO NECESSITAM DEUM MEIO MATERIAL

PARA SEREMTRANSPORTADAS.

NAS INTERAÇÕES C OM OSMATERIAIS A LUZ SECOMPORTA COMOPARTÍCULA.

COMO A GARRAFA TÉRMICAMANTÉM LÍQUIDOS A

TEMPERATURAS INFERIORES ADO AMBIENTE ?


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MAS COMO O AQUECIMENTO DA TERRA INFLUI NA FORMAÇÃODE FURACÕES? ESTE AQUECIMENTO TAMBÉM ÉRESPONSÁVEL PELA OCORRÊNCIA DE VENTOS MAIS

AMENOS?


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Substância

Calor específico

(pressão constante)

(cal/g.0C)

água a 200C 1

água a 900C 1,005

álcool 0,6

alumínio 0,21

ar 0,24

chumbo 0,031

cobre 0,091

ferro 0,11

gelo 0,5

hidrogênio 3,4

latão 0,092

madeira (pinho) 0,6

mercúrio 0,03

nitrogênio 0,247

ouro 0,032

prata 0,056

tijolo 0,2

vapor d'água 0,48

vidro 0,2

zinco 0,093


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E AS MOTOCICLETAS, COMO SÃO REFRIGERADAS?

POR QUÊ AS SUBSTÂNCIAS TÊM VALORES DE CALORESPECÍFICO TÃO DIFERENTES?


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∆t

cal

g C o

=

∆t C o

∆××=

∆=

0=+

∆××=

∆××=

×=×

=

=

⇒=

×==


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Q Q forma agua+ = 0

m g f = 400 δ = m

V

t i f = ? 1

4000 3=

m g

cm.

t C f o

f = 30 m gagua = 4000

cal = 0 21, t i

oagua

= 25

cagua = 1

t 30 C f 0

agua=

t C f o

= +

=20000 2520

84268

Q Q 0 forma agua

+ =

m c t t m c t t o f f f i agua agua f i× × − + × × − =( ) ( )

400 0 21 30 4000 1 30 25 0× × − + × − =, ( ) ( )t forma

C 0,21 cal / g. Al

0= C

C 0,091 cal / g.cu0= C

Razao= 0,21

0,091= 2 3,

Q = mc t ∆


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CALCULE A QUANTIDADE DECALOR NECESSÁRIA PARAVAPORIZAR 200G DE GELOQUE ESTÁ À -200C. UTILIZEOS DADOS DAS TABELAS 12-1E 15-1.


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Altitude (m) Pressão (cmHg)

0 76

500 72

1000 67

2000 60

3000 53

4000 47

5000 41

6000 36

7000 31

8000 27

9000 24

10000 21

E SE DIMINUIRMOS A PRESSÃO, A ÁGUA VAI ENTRAR EMEBULIÇÃO A TEMPERATURAS MENORES DO QUE 1000C?

PORÉM , SERÁ QUE A ÁGUA SEMPRE FERVE À MESMA

TEMPERATURA? HÁ ALGUM FATOR QUE ALTERE ISSO?

P F

A=

MAS, SERÁ QUE A ALTERAÇÃO DE PRESSÃO INTERFERE NAEBULIÇÃO OU CONDENSAÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA?


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P (atm) P (mmHg) T (o

C)6,05x10-3 4,6 0

22,37x10-3 1,7x101 20

72,37x10-3 5,5x101 40

197,37x10-3 1,5x102 60

0,474 3,6x102

80

1 7,6x102

100

2 15,2x102

120

5 38,0x102

152

10 76x10

2

18020 15,2x10

3213

40 30,4x103

251

60 45,6x103

276

O MONTE ACONCÁGUA NOS ANDES ESTÁ A

7000M DE ALTITUDE E O EVEREST, NOHIMALAIA, A 8000M. CONSULTE A TABELA EDESCUBRA O VALOR DA PRESSÃO ATMOSFÉRICANO TOPO DE CADA PICO. QUAL ATEMPERATURA DE EBULIÇÃO DA ÁGUA NESSESLUGARES?


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P P Pat vint

= + P

int =

Pat

=

Pv

=

= × + × = ×1 10 3 3 10 4 3 105 5 52

, , N

m

××π

××=

π

×

==

=×=

=× ×

=−

1

3 1 1 1033

2 2,

N

m

=×

= ×−

1

3 10

3 3 106

5

2,

N

m

××

××=

π

×==

==

= × + ≅ ×


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O FATO DA ENERGIA CINÉTICA TOTAL DAS MOLÉCULAS SERPRATICAMENTE ZERO É INTERPRETADO COMO UMATEMPERATURA ABSOLUTA ZERO.

É ESSA ESCALA DETEMPERATURA ABSOLUTAQUE USAREMOS PARAESTUDAR OS GASES.


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P

T

P

Tconstante1

1

2

2

= =

P V P V constante1 1 2 2= =

P V

T

P V

Tcte1 1

1

2 2

2

= =

==

ESSA CURVA É CHAMADAISOTERMA .


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..

.==

=

=

=

=

××

=×

=

==

2

MACROSCÓPICA MICROSCÓPICA

massa número demoléculas

temperatura energia cinética

pressão choque dasmoléculas com as

paredes

volume distância médiaentre as moléculas

0

= =

k = 1,38 10 J

molecula.K

-23×

E

3

2cm ≅ × × ×

−

295 1 3 8 10 23

,

Ec m

= × × −

3

24 07 10

21, J

E 6,105 10 Jc

-21

m= ×


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=

=⇒

=

×=

=

×=×=

×=×


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NA CALDEIRA A PRESSÃO DO

VAPOR É CONTROLADA PORVÁLVULAS TAL COMO NUMAPANELA DE PRESSÃO.


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NUM CICLO COMPLETO A ENERGIA SE CONSERVA.

)( →

)( →

)( →

)( →


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PESQUISE SOBRE AS USINAS CONSTRUÍDAS NO BRASIL, A

POLUIÇÃO E DANOS CAUSADOS PELAS CONSTRUÇÕES DEHIDRELÉTRICAS, TERMOELÉTRICAS E TERMONUCLEARES.

NO NÚCLEO DOS REATORES AS PASTILHAS DE URÂNIO SÃOCOLOCADAS

EM

HASTES

METÁLICAS

TAMBÉM

CHAMADAS

DE PILHAS NUCLEARES.


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VOCÊ JÁ SABE QUE OS AUTOMÓVEIS, ÔNIBUS OU CAMINHÕES

SÃO MOVIDOS POR MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA; MAS,JÁ VIU UM DELES INTERNAMENTE?

COMO É PRODUZIDO O MOVIMENTO?


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)( →

)( →

)( →

)( →

)( →

)( →

∆

∆

= +∆


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∆

∆

⇒


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O QUE UM APARELHO QUE RESFRIA ALIMENTO E FABRICAGELO TEM DE SEMELHANTE COM UM MOTOR DE CARRO?


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(1 2)→

(2 3)→

(3 4)→

(4 5)→ (5 1)→


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T = P . V =F

A. A.d P. V = F.d∆ ∆⇒

∆U

EM QUALQUER MÁQUINATÉRMICA: LOCOMOTIVA,MOTOR A COMBUSTÃO,TERMOELÉTRICA , MOTOR AJATO, AS PERDAS TÉRMICASSÃO MUITO GRANDES.

Q T U = + ∆

∆U

η =T

Q

PT

t =

∆V

∆ 1610 3


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η = T

Q

Q cal J J = ≅ =2 4 10 1010 102 2 3, . .

η η= = = =−2 010

102 010 0 2 20%

2

3

1, .

, . ,

T P V = . .∆

∆V T

p

N m

N m m= = = −

2 010

2 010 10

2

5 2

3 3, . .

, . / .

∆

∆ = −1610 3, .

. , .1610 3−

∆

∆

,

∆

∆

η η

⇒

η η


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η η

∆

∆

×

≅

→ → → →

→ → → →

→ → → →


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= +∆


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NESSAS GRANDES TRANSFORMAÇÕES: A FOTOSSÍNTESE ,A RESPIRAÇÃO E A DECOMPOSIÇÃO , SE PROMOVE UMA

CIRCULAÇÃO DA ENERGIA PROVENIENTE DO SOL.

EM TODAS ESSAS SITUAÇÕES A ENERGIA ASSUMEDIFERENTES FORMAS. NO TOTAL A ENERGIA SECONSERVA.

= +∆

MAS, SE A ENERGIA NUNCA SE PERDE, PORQUE TEMOS QUENOS PREOCUPAR COM O SEU CONSUMO?


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" É IMPOSSÍVEL CONSTRUIR UMA MÁQUINA QUE OPERANDOEM CICLOS TRANSFORME TODA ENERGIA EM TRABALHO",OU SEJA, AO SE REALIZAR TRABALHO COM UMA MÁQUINAQUE OPERE EM CICLOS, PARTE DA ENERGIA EMPREGADA É

DISSIPADA NA FORMA DE CALOR.

NUMA FLORESTA A ENTROPIA ÉPEQUENA.

NUM DESERTO A ENTROPIA ÉGRANDE.


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A VIDA É DURA. A VIDA É BELA.

A VIDA É UM DOM DE DEUS.A VIDA É SAGRADA. VIVER É PERIGOSO.

A VIDA É UMA AVENTURA.


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6 1


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α α A e B

α α A e B

L = L = L = 2m= 200cmo o oA B

∆ ∆L = L TA o Aα

∆ ∆L = L TB o Bα

∆ ∆L - L 0,3cmA B =

∆ ∆L = L Toα α =

L

L To

∆

∆

α A =L

L T

A

o

∆

∆=

−

×=

2 007 2 000

2 000 100

0 007

200

, ,

,

,

α A-6 o -1= 35 10 C×

α BB

o

=L

L T

=2,005- 2,000

2,000 100

=0,005

200

∆

∆ ×

α B-6 o -1= 25 10 C×

∆T

∆ ∆ ∆L - L = L T(A B o Aα α − B )

0,3 = 200 T(35 10 - 25 10-6 -6× × ×∆ )

∆T =0,3

200 10 10=

0,3

2 10= 150 C

-6 -3

o

× × ×

γ = 31,5 10 C-6 o -1×

γ = 50,4 10 C-6 o -1×


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γ CU-6 0 -1

50,4 10 C= ×

γ Fe-6 0 -1

34,2 10 C= ×

x∆

x∆

x∆

x∆

x∆

Aα Bα Cα

CA α α =

C

A

A

C

L

L=

α

α

∆ ∆L LB A〉

α αC 〉 Α


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γ

π


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∴ t = 80 Co∆

Q m c tAl Al Al= × × ∆

Q 600 0,21 80 Q 10080 calAl Al= × × ⇒ =

Q m c tá gua á gua á gua= × × ∆Q 1400 1 80 Q calá gua á gua= × × ⇒ = 112000

Q Q Q Qtotal Al á gua total= + ⇒ = +10080 112000

Q 122080 cal = 122,080 kcaltotal =

70 00 de 11.900 8.330 kcal⇒

1 kg 8.330 kcal→

X 122,08 kcal→

X =122,08

8330 kg≅ 0 0147,


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Q Qcedido liga recebido água=

m c t - t m c t1 1 1 2 2 2 E( ) =

100c

10(90 - t c t t tE E 2 E× = × × ⇒ − =) 10 90

100c

10(90 - t c t t t

2 E 2 E× = × × ⇒ − =) 10 90

t t (1)E 2+ = 90

Q Qcedido liga recebido água=

m c (t t = m c t1 1 2 E 2 2 E− )

100c

10(t t = 10 c t t t t2 E E 2 E E× − × × ⇒ − =)

t

2t (2)

2

E=

t

2t

3

2t 90 t C

2

2 2 2

o+ = ⇒ × = ∴ =90 60


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MÁQUINA DE HERON.

PILÕES DE BRANCA.

DISPOSITIVO DE PAPIN.


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MÁQUINA DE WATT.


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