Introdução
Quando dois corpos, em temperaturas diferentes, são postos em contato, observa-se que a temperatura do corpo mais quente diminui, enquanto que a temperatura do corpo mais frio aumenta. Essas variações de temperatura cessam quando as temperaturas de ambos se igualam (equilíbrio térmico).
Portanto, durante esse processo, o nível energético (grau de agitação molecular) do corpo mais quente diminui, enquanto que o do corpo mais frio aumenta. Como a energia térmica de um corpo depende, além da sua massa e da substância que a constitui, da sua temperatura, conclui-se que as variações de temperatura estão associadas às variações de energia térmica.
Concluindo, a diferença de temperatura entre dois corpos provoca uma transferência espontânea de energia térmica do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. Essa quantidade de energia térmica que se transferiu é chamada de calor.
Calor é energia térmica em trânsito entre corpos a diferentes temperaturas.
Unidades
No S.I. o calor é medido em J (joule). Usualmente utiliza-se a cal (caloria), tal que:
1 cal = 4,186 J
Sinal do Calor
O calor (quantidade de energia térmica) é positivo (Q > 0) quando um corpo recebe energia térmica e
negativo (Q < 0) quando perde.
Calor "perdido": Q < 0
Calor "recebido": Q > 0
Formas de Calor
A quantidade de energia térmica recebida ou perdida por um corpo pode provocar uma variação de
temperatura ou uma mudança de fase (estado de agregação molecular).
Se ocorrer variação de temperatura, o calor responsável por isso chamar-se-á calor sensível. Se ocorrer
mudança de fase, o calor chamar-se-á calor latente
sexta-feira, 8 de maio de 2009
Dilatação Térmica
Introdução
A variação da temperatura provoca, geralmente, uma variação das dimensões de um corpo, pois está associada a alteração do grau de agitação molecular.
A variação das medidas lineares de um corpo é chamada dilatação linear ou unidimensional; a variação das medidas superficiais é chamada dilatação superficial ou bidimensional; a variação das medidas volumétricas é chamada dilatação volumétrica ou tridimensional.
Dilatação térmica dos sólidos
Dilatação linear dos sólidos
Dilatação superficial dos sólidos
Dilatação dos líquidos
Como os líquidos não têm forma própria, estuda-se somente a dilatação volumétrica dos mesmos.
A dilatação de um líquido ocorre ao mesmo tempo que ocorre a do recipiente que o contém. Assim sendo, dependendo do coeficiente de dilatação do líquido e do material de que é feito o frasco, a dilatação do líquido observada (dilatação aparente) será diferente.
Para ilustrar melhor a dilatação aparente utiliza-se um recipiente completamente cheio com um determinado líquido (Vil = Vir), como na figura abaixo.
Dependendo da relação entre o coeficiente de dilatação do líquido ( gama L ) e o coeficiente de dilatação
volumétrica do material de que é feito o recipiente (gama R ), poder-se-á observar um transbordamento ou não,
pois a dilatação aparente depende da dilatação do líquido e da dilatação do recipiente, ou seja:
no caso de um transbordamento.
Unidade do coeficiente de dilatação
Os três coeficientes de dilatação têm a mesma unidade.
ou º F^-1 ou K^-1, dependedo do sistema adotado.
Dilatação anômala da água
Em geral, um líquido, quando aquecido, sempre dilata, aumentando de volume: No entanto, a água constitui uma exceção a essa regra, pois ao ser aquecida de 0°C a 4°C tem seu volume diminuído, ao invés de aumentado. Apenas para temperaturas acima de 4°C a água dilata-se normalmente ao ser aquecida.
A variação do volume e, consequentemente, a variação da densidade da água com a temperatura estão representadas nos gráficos abaixo.
A densidade volumétrica máxima da água vale 0,99997 g/cm3 (1 g/cm3) e acorre a 3,98°C (4°C).
A variação da temperatura provoca, geralmente, uma variação das dimensões de um corpo, pois está associada a alteração do grau de agitação molecular.
A variação das medidas lineares de um corpo é chamada dilatação linear ou unidimensional; a variação das medidas superficiais é chamada dilatação superficial ou bidimensional; a variação das medidas volumétricas é chamada dilatação volumétrica ou tridimensional.
Dilatação térmica dos sólidos
Dilatação linear dos sólidos
Dilatação superficial dos sólidos
Dilatação dos líquidos
Como os líquidos não têm forma própria, estuda-se somente a dilatação volumétrica dos mesmos.
A dilatação de um líquido ocorre ao mesmo tempo que ocorre a do recipiente que o contém. Assim sendo, dependendo do coeficiente de dilatação do líquido e do material de que é feito o frasco, a dilatação do líquido observada (dilatação aparente) será diferente.
Para ilustrar melhor a dilatação aparente utiliza-se um recipiente completamente cheio com um determinado líquido (Vil = Vir), como na figura abaixo.
Dependendo da relação entre o coeficiente de dilatação do líquido ( gama L ) e o coeficiente de dilatação
volumétrica do material de que é feito o recipiente (gama R ), poder-se-á observar um transbordamento ou não,
pois a dilatação aparente depende da dilatação do líquido e da dilatação do recipiente, ou seja:
no caso de um transbordamento.
Unidade do coeficiente de dilatação
Os três coeficientes de dilatação têm a mesma unidade.
ou º F^-1 ou K^-1, dependedo do sistema adotado.
Dilatação anômala da água
Em geral, um líquido, quando aquecido, sempre dilata, aumentando de volume: No entanto, a água constitui uma exceção a essa regra, pois ao ser aquecida de 0°C a 4°C tem seu volume diminuído, ao invés de aumentado. Apenas para temperaturas acima de 4°C a água dilata-se normalmente ao ser aquecida.
A variação do volume e, consequentemente, a variação da densidade da água com a temperatura estão representadas nos gráficos abaixo.
A densidade volumétrica máxima da água vale 0,99997 g/cm3 (1 g/cm3) e acorre a 3,98°C (4°C).
Conceitos básicos
Temperatura
É a medida do grau de agitação molecular. Essa medida é feita indiretamente medindo-se a variação de grandezas físicas que variam biunivocamente com a temperatura. Por esse motivo são chamadas grandezas físicas termométricas. Como exemplo podemos citar a pressão, o volume e a resistência elétrica.
Os sistemas construídos para medir-se a temperatura são chamados termômetros. Como exemplos têm-se o termômetro de mercúrio, o de álcool, o de pressão, etc.
Como a temperatura está associada ao movimento das moléculas, pode-se encará-la como medida do nível energético das moléculas.
Energia térmica
É a energia associada à energia cinética das moléculas. Portanto, depende da massa e da temperatura de um corpo.
Equilíbrio térmico
Dizemos que dois corpos estão em equilíbrio térmico quando estão à mesma temperatura.
Graduação de um termômetro
A graduação de termômetro é feita com água pura à pressão normal (1 atm). No termômetro são marcadas duas posições. Uma marca é obtida mergulhando-se o termômetro num recipiente que contém gelo em fusão; é o primeiro ponto fixo (1° P.F.).
A outra marca é obtida mergulhando-se o termômetro num recipiente que contém água em ebulição; é o segundo ponto fixo (2° P.F.)
Escalas Termométricas
Das escalas acima, a Celsius é a mais utilizada.
A escala Fahrenheit é adotada nos países de língua inglesa.
A escala Kelvin é a escala utilizada pelo Sistema Internacional de Unidades. É a única escala absoluta, ou
seja, a única cujo zero é absoluto e não relativo como nas outras.
Função termométrica
É toda função que relaciona, biunivocamente, a medida da temperatura com a de uma grandeza física termométrica. Portanto, pode-se relacionar a temperatura de um corpo, ou substância, com a sua pressão,com a seu volume, etc.
É a medida do grau de agitação molecular. Essa medida é feita indiretamente medindo-se a variação de grandezas físicas que variam biunivocamente com a temperatura. Por esse motivo são chamadas grandezas físicas termométricas. Como exemplo podemos citar a pressão, o volume e a resistência elétrica.
Os sistemas construídos para medir-se a temperatura são chamados termômetros. Como exemplos têm-se o termômetro de mercúrio, o de álcool, o de pressão, etc.
Como a temperatura está associada ao movimento das moléculas, pode-se encará-la como medida do nível energético das moléculas.
Energia térmica
É a energia associada à energia cinética das moléculas. Portanto, depende da massa e da temperatura de um corpo.
Equilíbrio térmico
Dizemos que dois corpos estão em equilíbrio térmico quando estão à mesma temperatura.
Graduação de um termômetro
A graduação de termômetro é feita com água pura à pressão normal (1 atm). No termômetro são marcadas duas posições. Uma marca é obtida mergulhando-se o termômetro num recipiente que contém gelo em fusão; é o primeiro ponto fixo (1° P.F.).
A outra marca é obtida mergulhando-se o termômetro num recipiente que contém água em ebulição; é o segundo ponto fixo (2° P.F.)
Escalas Termométricas
Das escalas acima, a Celsius é a mais utilizada.
A escala Fahrenheit é adotada nos países de língua inglesa.
A escala Kelvin é a escala utilizada pelo Sistema Internacional de Unidades. É a única escala absoluta, ou
seja, a única cujo zero é absoluto e não relativo como nas outras.
Função termométrica
É toda função que relaciona, biunivocamente, a medida da temperatura com a de uma grandeza física termométrica. Portanto, pode-se relacionar a temperatura de um corpo, ou substância, com a sua pressão,com a seu volume, etc.
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