Este documento aborda conceitos fundamentais de termologia, como: 1) A diferença entre calor e temperatura, o equilíbrio térmico e a conversão entre escalas termométricas; 2) Como o calor se propaga e a relação entre calor trocado e variação de temperatura; 3) Os processos de mudança de estado físico da matéria e a dilatação térmica dos corpos.

1. Termologia

2. OBJETIVOS
• Diferença entre calor e temperatura
• Equilíbrio térmico
• Conversão de temperatura
• Dilatação térmica
• Comportamento anômalo da água
• Relação entre calor trocado e variação de
temperatura
• Mudança de estado físico
• Como calor se propaga

3. EXISTE DIFERENÇAEXISTE DIFERENÇA
ENTRE CALOR EENTRE CALOR E
TEMPERATURA?TEMPERATURA?

4. • TEMPERATURA
Um corpo é constituído de partículas
(moléculas) que estão em continuo movimento.
A temperatura é uma grandeza escalar que
mede o estado de agitação molecular,
caracterizando assim o seu estado térmico.
• CALOR
Calor é uma forma de energia em trânsito, isso
porque o calor só aparece quando está saindo
de um corpo de maior temperatura e indo para
outro de menor temperatura

5. EQUILÍBRIO TÉRMICO
Ocorre quando colocamos corpos com diferentes
temperaturas em contanto. O corpo “quente”
(maior temperatura) fornece calor para o corpo
“frio” (menor temperatura), até cessar as trocas de
calor, neste instante, dizemos que estes corpos
estão à mesma temperatura

6. SE UM TERMÔMETROSE UM TERMÔMETRO
QUALQUER MARCAQUALQUER MARCA
41° VOCÊ ACHA QUE41° VOCÊ ACHA QUE
O DIA ESTÁ QUENTEO DIA ESTÁ QUENTE
OU FRIO?OU FRIO?

7. ESCALAS TERMOMÉTRICAS
• 1°. Ponto Fixo: corresponde à
temperatura de fusão do gelo, chamado
ponto do gelo.
• 2°. Ponto Fixo: corresponde à
temperatura de ebulição da água,
chamado ponto de vapor.

8. ESCALAS
• CELSIUS
• FAHRENHEIT
• KELVIN (ABSOLUTA)

9. C K F
C K F
C K F
−
−
=
−
−
=
−
−
⇒ =
−
=
−
=
−
=
−
0
100 0
273
373 273
32
212 32
100
273
100
32
180
5
273
5
32
9

10. Exemplo:
Transformar 35ºC em ºF.
C = F – 32
5 9
35 = F – 32 7 = F – 32 63= F -32
5 9 9
63 + 32 = F
F = 95ºF

11. EXERCÍCIO
Qual a temperatura que em graus Celsius tem a
metade do valor medido em graus Fahrenheit?
C = F ou F = 2C
2
C = F – 32 ⇒ C = 2C – 32 ⇒ 9C = 10C – 160
5 9 5 9
10C – 9C = 160
C = 160 °C

12. DILATAÇÃO TÉRMICA
COMO FUNCIONA UM TERMÔMETRO?COMO FUNCIONA UM TERMÔMETRO?

13. Dilatação Linear
É aquela em que predomina a variação em
uma única dimensão, ou seja, o comprimento.
∆L = Li α ∆T
α é coeficiente de dilatação linear
UNIDADE:
ΔL e L m

14. EXEMPLO
Um fio de cobre tem 6 metros de comprimento a 10ºC.
Determinar seu comprimento quando aquecido a 50ºC.
Dado αcu = 17 . 10-6 ºC-1.
∆L = Li α ∆T
∆L = 6 . 17 . 10-6
. (50 – 10)
∆L = 102 . 10-6
. 40
∆L = 4080 . 10-6
∆L = 0,004080
Lf = 6 + 0,004080
Lf = 6,004080
Lf ≅ 6,004 m

15. EXERCÍCIO
O comprimento de uma barra metálica aumenta de 0,2%
quando sua temperatura varia de 100°C. A partir desses
dados, conclui-se que o coeficiente de dilatação linear
desse metal é:
Lf = Li + 0,2%Li
Lf = Li + 0,002Li
Lf – Li = 0,002 Li ou seja ∆L = 0,002 Li
∆L = Li α ∆T
0,002 Li = Li α 100
100 α = 0,002
α = 2 . 10-5

16. Dilatação Superficial:
É aquela em que predomina a variação
em duas dimensões, ou seja, a área.
∆A = Ai β∆T
β é o coeficiente de dilatação superficial
UNIDADE:
ΔA e A m2

17. EXEMPLO
Uma placa retangular de alumínio tem 10 cm de largura
e 40 cm de comprimento à temperatura de 20ºC. Essa
placa é colocada num ambiente cuja temperatura é de
50ºC. Sabendo que βAt = 46 . 10-6
ºC-1
, calcular a dilatação
superficial da placa.
∆A = Ai.β.∆t
∆A = 400 . 46 . 10-6
. (50º - 20º)
∆A = 400 . 46 . 10-6
. 30
∆A = 552000 . 10-6
∆A = 0,552 cm2

18. EXERCÍCIO
Um quadrado foi montado com três hastes de alumínio (aAl = 24 .
10–6
°C–1
) e uma haste de aço (aAço = 12 . 10 –6
°C –1
), todas
inicialmente à mesma temperatura. O sistema é, então,
submetido a um processo de aquecimento, de forma que a
variação de temperatura é a mesma em todas as
hastes.Podemos afirmar que, ao final do processo de
aquecimento, a figura formada pelas hastes estará mais próxima
de um:
a) quadrado c) losango e) trapézio isósceles.
b) retângulo d) trapézio retângulo
e

19. Dilatação Volumétrica:
É aquela em que ocorre quando existe
variação das três dimensões de um corpo:
comprimento, largura e espessura
∆V = Viγ∆T
γ é o coeficiente de dilatação volumétrica
UNIDADE:
Δv e V m3

20. OBSERVAÇÕES:
β, o coeficiente de dilatação superficial
(β= 2α)
γ, o coeficiente de dilatação volumétrica
(γ = 3α)
UNIDADE: °C-1

21. EXEMPLO
Um recipiente de vidro tem capacidade de 600cm3 a 15ºC.
Sabendo-se que αvidro = 27 . 10-6°C-1 determine a
capacidade desse recipiente a 25ºC.
∆V = Viγ∆T
γ = 3α ⇒ γ = 3 . 27 . 10-6
⇒ γ = 81 . 10-6
°C-1
∆V = 600 . 81 . 10-6
. 10
∆V = 486 . 10-3
∆V = 0,486
Vf = 600,486

22. EXERCÍCIO
Um pequeno tanque, completamente preenchido com
20,0 L de gasolina a 10°C, é logo a seguir transferido
para uma garagem mantida a temperatura de 35°C.
Sendo y = 0,0012°C-1 o coeficiente de expansão
volumétrica da gasolina, qual o volume de gasolina que
vazará em conseqüência do seu aquecimento até a
temperatura da garagem?
∆V = Viγ∆T
∆V = 20 . 0,0012 . 25
∆V = 0,6 L

24. POR QUE UMAPOR QUE UMA
GARRAFA DE VIDROGARRAFA DE VIDRO
CONTENDO LÍQUIDOCONTENDO LÍQUIDO
ESTOURA DENTRO DOESTOURA DENTRO DO
CONGELADOR?CONGELADOR?

25. CALORIMETRIA
POR QUE, EM UMAPOR QUE, EM UMA
PRAIA, DURANTE UMPRAIA, DURANTE UM
DIA ENSOLARADO, ADIA ENSOLARADO, A
AREIA É MUITO MAISAREIA É MUITO MAIS
QUENTE QUE A ÁGUA?QUENTE QUE A ÁGUA?

26. Calor Sensível
Sempre que houver variação temperatura:
Q = m.c.ΔT
• Q é quantidade de calor (cal) S.I. (J)
• M é a massa (g) S.I. (kg)
• c é calor específico (cal/g°C) S.I. (J/kgK)
• ΔT é variação de temperatura (°C) S.I. (K)

27. Calor específico
Calor específico de uma substância é igual
à quantidade de calor que deve ser cedida a
1 grama da substância para provocar nela
uma variação de temperatura de 1ºC.

28. Capacidade térmica de
um corpo: (C)
A capacidade térmica de um corpo
representa a quantidade de calor necessária
para que a temperatura do corpo varie de 1ºC.
C=m.c

29. EXEMPLO
Calcular a quantidade de calor necessária para elevar uma
massa de 500 gramas de ferro de 15ºC para 85ºC. O
calor específico do ferro é igual a 0,114 cal/g.ºC.
Q = m.c.ΔT
Q = 500 . 0,114 (85º - 15º)
Q = 500 . 0,114 . 70
Q = 3990cal.

30. EXERCÍCIO
Um corpo de massa 200g é aquecido por uma fonte que lhe
transmite energia a uma potência constante de 3cal/s. O gráfico
mostra a variação da temperatura em função do tempo. Qual é o
calor específico do referido corpo?
Q = m.c.ΔT
ΔT = 20°C em 250 s
Q = 3 . 250 = 750 cal
750 = 200 . c . 20
750 = 4000 c
c = 0,1875 cal/g°C
T(°C)

31. MUNDANÇAS DE FASE
(CALOR LATENTE)
• Toda matéria, dependendo da
temperatura, pode se apresentar em três
estados: sólido, líquido e gasoso.
SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO

32. Calor Latente
O calor latente de mudança de estado de
uma substância é igual à quantidade o calor
que devemos ceder ou retirar de um grama da
substância para que ela mude de estado
Q = m.L

33. Diagrama de fase

34. EXEMPLO
Um bloco de gelo de massa 600 gramas encontra-
se a 0ºC. Determinar a quantidade de calor que
se deve fornecer a essa massa para que se
transforme totalmente em água a 0ºC.
Dado Lf = 80 cal/g
Q = m L
Q = 600 . 80
Q = 48000cal
Q = 48kcal

35. PROPAGAÇÃO DO CALOR
http://fatec.org/v02/index.php?option=com_content&task=view&id=12&Itemid=9&limit=1&limitstart=4

36. BRISAS LITORÂNEAS

37. EFEITO ESTUFA

38. ELETROSTÁTICA
CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA – CARGA ELÉTRICA
A matéria é constituída de átomos, que numa visão
superficial, são constituídos por 3 partículas
elementares: prótons, elétrons e nêutrons. Os prótons
(+) e os nêutrons estão localizados no núcleo e os
elétrons (-) descrevem órbitas em torno desse núcleo.

39. CARGA ELÉTRICA: um corpo possui carga
elétrica quando possui um conjunto de prótons
ou elétrons em excesso.
• Se ele possuir excesso de prótons ele possui
carga positiva (+).
• Se ele possui excesso de elétrons ele possui
carga negativa (-).
• corpo neutro (número de prótons igual ao
número de elétrons) não possui carga elétrica.

40. Carga de um corpo
Carga elementar:
É a carga de um elétron
e = 1,6 x 10-19
C
Carga de um corpo:
um corpo carregado só pode possuir
excesso, ou falta, de um número inteiro
de elétrons, a carga total de um corpo (Q)
será dada por:
Q = n .e

41. UNIDADE
A unidade de carga elétrica no sistema
internacional é Coulomb (C)
Observação: 1C (1 micro-coulomb) = 10-6
C

42. É dado um corpo eletrizado com carga 6,4μC. Determine o número
de elétrons em falta no corpo. A carga do elétron é – 1,6 x 10-19
C.
Q = n .e
6,4 . 10-6
= n (-1,6 . 10-19
)
n = 6,4 . 10-6
-1,6 . 10-19
n = - 4 . 1013

43. PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
• Eletrização por atrito:
Quando atritamos duas substâncias de
naturezas diferentes elas eletrizam-se
com cargas de igual valor absoluto, porém
uma das quais ficará positiva e a outra
negativa.

44. • Eletrização por contato:
Ocorre quando colocamos em contato um
corpo carregado com outro neutro. Após o
contato o corpo que estava neutro ficará
carrega com carga de mesmo sinal do
corpo eletrizado.
ANTES DEPOIS

45. • Eletrização por indução:

46. (a) Aproxima-se o indutor (nesse exemplo
bastão) do induzido (esfera) sem que
haja contato;
(b) Liga-se o induzido à terra através de um
fio terra. Com isso as irão sair do corpo;
(c) Ao saírem as cargas negativas o corpo
ficará com excesso de cargas positivas;
(d) Afasta-se o indutor e o corpo está
eletrizado.

47. ELETROSCÓPIOS
• Eletroscópio de Pêndulo:

48. • Eletroscópio de Folhas:

49. PRINCÍPIOS
• Princípio da atração e repulsão:
Cargas elétricas de mesma espécie se repelem e de
espécies diferentes se atraem.
• Princípio da conservação das cargas.
Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica
das cargas permanece constante. Não se pode criar
nem destruir cargas elétricas, somente transferi-las de
um corpo para outro.

50. LEI DE COULOMB
K é uma constante que para o vácuo vale 9.109
Nm2
/C2

51. EXEMPLO
Determine a magnitude da força elétrica em um elétron no átomo de
hidrogênio, exercida pelo próton situado no núcleo atômico.
Assuma que a órbita eletrônica tem um raio médio de d = 0,5.10-10
m.

52. EXERCÍCIO
Admita que duas cargas elétricas, separadas de 0,03 m, repelem-
se com uma força de 4,0 × 10-5
N. Qual será o valor da força de
repulsão, em newton, se a distância entre as cargas é aumentada
para 0,12 m?
A força é inversamente proporcional ao
quadrado da distância.
df = 4di
Ff = Fi
42
F = 4,0 x 10-5
= 0,25 x 10-5
N
16
F = 2,5 x 10-6
N