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TERMODINÂMICA(PARTE 1)
Mecânica dos Fluidos e Termodinâmica
Aulas: 15,16,17 e 18
Prof. Msc. Charles Guidotti
07/2014
O que há em comum?
Toda matéria – Sólida, líquida ou gasosa – é
composta por átomos ou moléculas em
constante agitação.
O que determina a sen...
O que determina a sensação de
quente ou frio?
Em virtude desse movimento aleatório, os átomos ou moléculas da
matéria poss...
A quantidade que informa quão quente ou frio é um
objeto em relação a algum padrão é chamado de
temperatura.
Temperatura m...
Sistema isolado
O que acontece com a temperatura desses
objetos após certo tempo?
O equilíbrio térmico é a situação na qual dois
corpos em contato térmico deixam de ter qualquer
troca de energia.
ou
Quand...
Lei Zero da Termodinâmica
Se dois corpos A e B estão individualmente em equilíbrio térmico com um
outro corpo T, então A e...
Como sabemos se o corpo está em
equilíbrio térmico com outro?
Como funciona o termômetro?
Galileu em 1602
Escalas de Temperatura
Qual a escala utilizada no SI?
Tarefa: Crie relações entre as escalas.
Exercício
1. Suponha que você encontre anotações antigas que
descrevem uma escola de temperatura chamada de Z
na qual o po...
Que conceito(s) Físico(s) podemos
explorar a partir das charges abaixo?
Dilatação Linear
A dilatação linear leva em consideração apenas uma
dimensão do sólido.
Δ‫ܮ=ܮ‬0ߙΔܶ
Dilatação Superficial
A dilatação superficial leva em consideração a área
do sólido.
Δܵ=𝑆0ߚΔܶ
Dilatação Volumétrica
A dilatação volumétrica ocorre nos sólidos e
nos líquidos.
Δ𝑉=𝑉0ߛΔܶ
Relações entre os coeficientes
ߙ =
𝛽
2
=
ߛ
3
Por que os lagos não congelam
totalmente?
Dilatação Anômala da Água
A 4°C a agua tem
dilatação máxima
Exercício
2. Em um dia quente em Las Vegas, uma caminhão
tanque foi carregado com 37000 L de óleo diesel. Ele
encontrou um...
Sistema isolado
Calor (energia)
Calor é a energia transferida de um corpo para outro
em virtude, unicamente, de uma difere...
Calor
Calor → Forma de Energia → Unidade: Joules
Ou
CALORIA: É definida como quantidade de calor requerida
para alterar a ...
Calor
Corpo BCorpo A
Q
𝑇𝐴 > 𝑇𝐵
Q > 0 O sistema recebe energia
Q < 0 O sistema perde energia
Q = 0 Não há troca de energia
...
Diferentes materiais requerem diferentes quantidades de calor para elevar a
temperatura de uma determinada massa desse mat...
Absorção de Calor
Capacidade Térmica (C)
É a grandeza física que determina a relação entre a quantidade de
calor fornecida...
Absorção de Calor
Calor específico (c)
C= c m
𝑄 = 𝑐𝑚 ∆𝑇 = 𝑐𝑚 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)
𝑇𝑖 > 𝑇𝑓 , Q < 0 O sistema perde energia
𝑇𝑖 < 𝑇𝑓 , Q...
Exercício
4. Um lingote de cobre de massa 𝑚 𝑐= 75 g é aquecido em
um forno de laboratório até a temperatura T= 312°C. Em
s...
Mudança de Fase
Uma substância para passar de uma fase para outra através
do recebimento ou fornecimento de energia.
Energ...
Um corpo ao receber ou ceder energia, pode sofrer sois efeitos diferentes:
variação de temperatura ou mudança de fase.
Mud...
Calor Latente (calor de transformação): É a quantidade de energia
por unidade de massa necessária para mudar o estado de u...
Exercício
5. Que quantidade de calor deve absorver uma amostras
de gelo com massa m=0,720 Kg a -10ºC para ser levada
ao es...
Mecanismos de Transferência de Calor
Condução
Na condução a energia se propaga em virtude da
agitação atômica no material sem que haja transporte
de matéria no...
Convecção
A transferência de calor nos líquidos e nos gases é feita
sobretudo por meio de correntes de convecção que se
fo...
Radiação
É feita por meio de ondas eletromagnéticas, que podem
se propagar mesmo na ausência de um meio material
(vácuo).
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Termodinâmica (parte 1)

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Termodinâmica (parte 1)

  1. 1. TERMODINÂMICA(PARTE 1) Mecânica dos Fluidos e Termodinâmica Aulas: 15,16,17 e 18 Prof. Msc. Charles Guidotti 07/2014
  2. 2. O que há em comum?
  3. 3. Toda matéria – Sólida, líquida ou gasosa – é composta por átomos ou moléculas em constante agitação. O que determina a sensação de quente ou frio? Qual é a diferença?
  4. 4. O que determina a sensação de quente ou frio? Em virtude desse movimento aleatório, os átomos ou moléculas da matéria possuem energia cinética. A energia média dessas partículas individuais produzem um efeito que podemos sentir (sensação de quente ou frio).
  5. 5. A quantidade que informa quão quente ou frio é um objeto em relação a algum padrão é chamado de temperatura. Temperatura mede o grau de agitação das partículas de um corpo.
  6. 6. Sistema isolado O que acontece com a temperatura desses objetos após certo tempo?
  7. 7. O equilíbrio térmico é a situação na qual dois corpos em contato térmico deixam de ter qualquer troca de energia. ou Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico suas temperaturas são iguais e vice-versa. Lei Zero da Termodinâmica
  8. 8. Lei Zero da Termodinâmica Se dois corpos A e B estão individualmente em equilíbrio térmico com um outro corpo T, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si.
  9. 9. Como sabemos se o corpo está em equilíbrio térmico com outro? Como funciona o termômetro? Galileu em 1602
  10. 10. Escalas de Temperatura Qual a escala utilizada no SI?
  11. 11. Tarefa: Crie relações entre as escalas.
  12. 12. Exercício 1. Suponha que você encontre anotações antigas que descrevem uma escola de temperatura chamada de Z na qual o ponto de ebulição da água é 65ºZ e o ponto de congelamento -14ºZ. A que temperatura na escala Fahrenheit corresponde uma temperatura de -98ºZ?
  13. 13. Que conceito(s) Físico(s) podemos explorar a partir das charges abaixo?
  14. 14. Dilatação Linear A dilatação linear leva em consideração apenas uma dimensão do sólido. Δ‫ܮ=ܮ‬0ߙΔܶ
  15. 15. Dilatação Superficial A dilatação superficial leva em consideração a área do sólido. Δܵ=𝑆0ߚΔܶ
  16. 16. Dilatação Volumétrica A dilatação volumétrica ocorre nos sólidos e nos líquidos. Δ𝑉=𝑉0ߛΔܶ
  17. 17. Relações entre os coeficientes ߙ = 𝛽 2 = ߛ 3
  18. 18. Por que os lagos não congelam totalmente? Dilatação Anômala da Água A 4°C a agua tem dilatação máxima
  19. 19. Exercício 2. Em um dia quente em Las Vegas, uma caminhão tanque foi carregado com 37000 L de óleo diesel. Ele encontrou um tempo frio a caminho onde a temperatura era de 10ºC menor, onde ele entregou todo o seu carregamento. Quantos litros ele entregou? O coeficiente de dilatação volumétrica da óleo diesel é 9,5 ×10−4℃−1. 3. Determine a variação de volume de uma esfera de alumínio com um raio inicial de 10 cm quando a esfera é aquecida de 0ºC para 100ºC. (ߙ = 23𝑥 10−6 º𝑪−𝟏)
  20. 20. Sistema isolado Calor (energia) Calor é a energia transferida de um corpo para outro em virtude, unicamente, de uma diferença de temperatura entre esses corpos.
  21. 21. Calor Calor → Forma de Energia → Unidade: Joules Ou CALORIA: É definida como quantidade de calor requerida para alterar a temperatura de uma grama de água em 1 grau Celsius. 1 cal = 4,1868 J
  22. 22. Calor Corpo BCorpo A Q 𝑇𝐴 > 𝑇𝐵 Q > 0 O sistema recebe energia Q < 0 O sistema perde energia Q = 0 Não há troca de energia Q > 0 O sistema recebe energiaQ < 0 O sistema cede energia
  23. 23. Diferentes materiais requerem diferentes quantidades de calor para elevar a temperatura de uma determinada massa desse material em um determinado número de graus. Materiais diferentes absorvem energia de maneiras diferentes.
  24. 24. Absorção de Calor Capacidade Térmica (C) É a grandeza física que determina a relação entre a quantidade de calor fornecida a um corpo e a variação de temperatura observada neste. 𝑄 = 𝐶 ∆𝑇 = 𝐶 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) 𝑇𝑖 > 𝑇𝑓 , Q < 0 O sistema perde energia 𝑇𝑖 < 𝑇𝑓 , Q > 0 O sistema recebe energia 𝑇𝑖 = 𝑇𝑓 , Q = 0 Não há troca de energia
  25. 25. Absorção de Calor Calor específico (c) C= c m 𝑄 = 𝑐𝑚 ∆𝑇 = 𝑐𝑚 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) 𝑇𝑖 > 𝑇𝑓 , Q < 0 O sistema perde energia 𝑇𝑖 < 𝑇𝑓 , Q > 0 O sistema recebe energia 𝑇𝑖 = 𝑇𝑓 , Q = 0 Não há troca de energia É definido como a quantidade de calor requerida para alterar a temperatura de uma unidade de massa da substância em 1 grau.
  26. 26. Exercício 4. Um lingote de cobre de massa 𝑚 𝑐= 75 g é aquecido em um forno de laboratório até a temperatura T= 312°C. Em seguida, o lingote é colocado em um béquer de vidro contendo uma massa 𝑚 𝑎= 220 g de água. A capacidade térmica 𝐶 𝑏do béquer é 45 cal/K. A temperatura inicial da água e do béquer é 𝑇𝑖= 12°C. Supondo que o lingote, o béquer e a água são um sistema isolado e que a água não é vaporizada determine a temperatura final 𝑇𝑓 do sistema quando o equilíbrio térmico é atingido.
  27. 27. Mudança de Fase Uma substância para passar de uma fase para outra através do recebimento ou fornecimento de energia. Energia é absorvida Q > 0 Energia é liberada Q< 0
  28. 28. Um corpo ao receber ou ceder energia, pode sofrer sois efeitos diferentes: variação de temperatura ou mudança de fase. Mudança de Fase
  29. 29. Calor Latente (calor de transformação): É a quantidade de energia por unidade de massa necessária para mudar o estado de um material.
  30. 30. Exercício 5. Que quantidade de calor deve absorver uma amostras de gelo com massa m=0,720 Kg a -10ºC para ser levada ao estado líquido a 15ºC? Dados: (𝑐 𝑔𝑒𝑙𝑜= 2220 𝐽 𝐾𝑔 . 𝐾 ), 𝐿 = 333 𝐾 𝐽 𝑘𝑔 , (𝑐𝑙𝑖𝑞= 4190 𝐽 𝐾𝑔 . 𝐾 )
  31. 31. Mecanismos de Transferência de Calor
  32. 32. Condução Na condução a energia se propaga em virtude da agitação atômica no material sem que haja transporte de matéria no processo.
  33. 33. Convecção A transferência de calor nos líquidos e nos gases é feita sobretudo por meio de correntes de convecção que se formam em virtude da diferença entre as densidade das partes mais quentes e mais frias do líquido.
  34. 34. Radiação É feita por meio de ondas eletromagnéticas, que podem se propagar mesmo na ausência de um meio material (vácuo).

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