Transmissão de calor

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Transmissão de calor

  1. 1. FÍSICA<br />
  2. 2. TRANSMISSÃO DE CALOR<br />Denomina-se transmissão de calor à passagem da energia térmica de um local para outro. Essa transmissão pode ocorrer de três formas diferentes: por condução, por convecção e por radiação.<br />
  3. 3. TRANSMISSÃO DE CONDUÇÃO<br />A energia térmita passa de um local para o outro através das partículas do meio que os separa. Na condução, a passagem da energia térmica de uma região para outra se faz da seguinte maneira: na região de maior temperatura, as partículas estão mais energizadas, vibrando com maior intensidade; assim, estas partículas transmitem energia para as partículas vizinhas, menos energizadas, que passa a vibrar com intensidade maior; estas, por sua vez, transmitem energia térmica para as seguintes, e assim sucessivamente. <br />Notemos que, se não existissem as partículas constituintes do meio, não haveria a condução de calor. Portanto: <br />A condução de calor é um processo que exige a presença de um meio material para a sua realização, não podendo ocorrer no vácuo (local isento de partículas). <br />
  4. 4. TRANSMISSÃO DE CONVECÇÃO<br />A convecção se constitui de movimentos de massas fluidas trocando de posição. <br />A convecção pode ser natural, quando é ocasionada por diferenças de densidade devido à diferença de temperatura entre as massas de fluido, ou forçada, quando é ocasionada por bombas ou ventiladores. Observemos que na convecção não há passagem de energia de um corpo para outro, mas apenas estes é que mudam de posição. <br />Sendo assim, concluímos que, a convecção não é um processo de transmissão de calor, pois não há passagem de energia de um corpo para outro. <br />Ex: Ventiladores, ar-condicionado, aquecedor elétrico, brisas litorâneas...<br />
  5. 5. TRANSMISSÃO DE RADIAÇÃO<br />É o processo de transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas (ondas de calor). A energia emitida por um corpo (energia radiante) propaga-se até o outro, através do espaço que os separa. <br />Sendo uma transmissão de calor feita por ondas eletromagnéticas, a radiação não exige a presença do meio material para ocorrer, isto é, a radiação ocorre no vácuo e também em meios materiais. Porém, não são todos os meios materiais que permitem a propagação das ondas de calor através deles. <br />Classificamos os meios materiais em:<br />— Diatérmicos: São os meios que permitem a propagação das ondas de calor através deles (são os meios transparentes às ondas de calor).<br />Ex.: ar atmosférico. <br />— Atérmicos: São os meios que não permitem a propagação das ondas de calor através deles (são os meios opacos às ondas de calor).<br />
  6. 6. ESTUDO DOS GASES E SUAS LEIS<br />ºEstudo dos gases:<br />Gás e vapor= A diferença entre gás e vapor é dada a partir da temperatura. O vapor é a matéria no estado gasoso, estado esse que pode ser liquefeito com o aumento da pressão. Com o gás não ocorre o mesmo. Ele é um fluido impossível de ser liquefeito com um simples aumento de pressão. Isso faz com que o gás seja diferente do vapor.<br />Comportamento dos gases= Uma determinada substância no estado gasoso é um gás se a sua temperatura for superior à temperatura crítica, se a temperatura for igual ou inferior à temperatura crítica ,a substância é vapor.<br />
  7. 7. Os gases reais que normalmente conhecemos como, por exemplo, o hélio, o nitrogênio e o oxigênio, apresentam características moleculares diferentes e particulares de cada um. Contudo, se colocarmos todos eles a altas temperaturas e baixas pressões eles passam a apresentar comportamentos muito semelhantes. No estudo dos gases adota-se um modelo teórico, simples e que na prática não existe, com comportamento aproximado ao dos gases reais. Essa aproximação é cada vez melhor quanto menor for à pressão e maior a temperatura. Esse modelo de gás é denominado de gás perfeito.<br />
  8. 8. ºLeis dos gases<br />Após estudarem o comportamento dos gases por volta do século XVII e XIX, os cientistas Jacques Charles, Louis J. Gay-Lussac e Paul E. Clayperon, elaboraram leis que regem o comportamento dos gases perfeitos, também chamados de gases ideais. <br />As leis por eles determinadas estabelecem as regras do comportamento ‘externo’ do gás perfeito, levando em conta apenas as grandezas físicas que estão associadas a eles, grandezas essas que são: volume, temperatura e pressão.<br />
  9. 9. Lei geral dos gases perfeitos=<br />A pressão que determina a lei geral para os gases perfeitos pode ser vista da seguinte forma:<br />PoVo=PV<br />To T<br /> <br />Onde:<br />Po= pressão inicial;<br />Vo= volume inicial;<br />To= temperatura inicial. <br />Essa é uma expressão que é utilizada para quando as variáveis de um gás apresentar variações.<br />
  10. 10. Lei de Boyle=<br />Sua lei diz que quando um gás sofre uma transformação isotérmica, a pressão dele é inversamente proporcional ao volume ocupado. Dessa lei obtemos que como To=T, temos que:<br />PoVo=PV<br />
  11. 11. Lei de Charles=<br />É a lei que rege as transformações de um gás perfeito a volume constante. Essas transformações são chamadas de transformações isocóricas ou isométricas. Segundo essa lei, quando uma massa de gás perfeito sofre transformação isocórica, a sua pressão é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Matematicamente essa lei pode ser expressa da seguinte forma: <br />Po=P<br />To T<br />Onde:<br />Po= pressão inicial;<br />To= temperatura inicial.<br />
  12. 12. Lei de Gay- Lussac=<br />É a lei que rege as transformações de um gás perfeito à pressão constante. Essa lei, apesar de levar o nome de Gay-Lussac, já havia sido descoberta pelo físico e químico A.C. Charles. Segundo a lei, quando um gás sofre uma transformação isobárica o volume do gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Matematicamente essa lei pode ser expressa da seguinte forma: <br />Vo=V<br />To T<br /> <br />Onde: <br />Vo= volume inicial; <br />To= temperatura inicial.<br />
  13. 13. TRANSFORMAÇÕES GASOSAS<br />Quando se estuda a dilatação dos sólidos e líquidos, não se faz referência sobre a influência que a pressão tem sobre esse acontecimento. Isto acontece porque somente grandes variações da pressão podem influenciar sensivelmente na dilatação dos corpos sólidos e líquidos. Assim, despreza-se a influência da pressão. No entanto, no estudo das transformações gasosas essa grandeza física tem grande influência e, dessa maneira, não podemos desprezar sua atuação sobre as transformações dos gases.<br />As transformações dos gases são: transformação isobárica, transformação isométrica e transformação isotérmica.<br />Além da pressão, duas outras grandezas físicas são muito importantes no decorrer do estudo das transformações gasosas: a temperatura e o volume do gás.<br />
  14. 14. Transformação Isobárica= <br />Nessa transformação, a pressão é mantida constante e o volume ocupado pelo gás varia proporcionalmente à temperatura absoluta do mesmo. Essa é conhecida como Lei de Gay-Lussac e matematicamente pode ser escrita da seguinte forma:<br />V = constante<br />T<br />
  15. 15. Transformação isotérmica=<br />Nessa transformação, a pressão exercida pelo gás é inversamente proporcional ao volume que ele ocupa. Essa definição ficou conhecida como a Lei de Boyle e matematicamente pode ser escrita da seguinte forma: <br />P.v= constante<br />
  16. 16. Transformação isométrica= <br />Também chamada de transformação isovolumétrica e transformação isocórica, essa é a transformação em que a pressão exercida pelo gás varia diretamente proporcional ao volume ocupado pelo mesmo. Essa definição ficou conhecida como Lei de Charles e pode ser escrita através da seguinte fórmula matemática: <br />P=constante <br />T<br />
  17. 17. TERMO DINÂMICA <br />ºPrimeira lei<br />A primeira lei da termodinâmica é a lei de conservação da energia. Nela observamos a equivalência entre trabalho e calor. Esta lei enuncia que a energia total transferida para um sistema é igual à variação da sua energia interna.<br />A expressão matemática que traduz esta lei para um sistema não-isolado é:<br /> U= Q + W + R<br />Onde:<br />Q= representa troca de calor;<br />W= realização de trabalho (sendo respectivamente positivos quando o sistema recebe calor ou nele é realizado trabalho, negativos do contrário);<br />R= emissão ou absorção de radiação. Podemos simplificar dizendo que existe uma função U (energia interna) cuja variação durante uma transformação depende unicamente de dois estados, o inicial e o final.<br />
  18. 18. Num sistema fechado a indicação desta variação é dada como:<br /> U= Q - W <br />Onde: <br />Q= calor;<br />W= trabalho, trocados entre o sistema e o meio. As quantidades W e Q são expressas algebricamente, sendo positivas quando expressam energia recebida pelo sistema. A quantidade R é nula, pois, em sistema fechado, não se verificam absorções nem emissões de radiação.<br />A energia interna é definida como a soma das energias cinéticas e de iteração de seus constituintes. Este princípio enuncia, então, a conservação de energia.<br />
  19. 19. ENTROPIA E SEGUNDA LEI<br />A entropia é uma grandeza termodinâmica que aparece geralmente associada ao que se denomina não em senso comum, de "grau de desordem" de um sistema termodinâmico. Em acordo com a segunda lei da termodinâmica, trabalho pode ser completamente convertido em calor, mas calor não pode ser completamente convertido em trabalho. Com a entropia procura-se mensurar a parcela de energia que não pode mais ser transformada em trabalho em transformações termodinâmicas.<br />
  20. 20. TRABALHO E ENERGIA DE UM GÁS<br />Considere um gás de massa m contido em um cilindro com área de base A, provido de um êmbolo. Ao ser fornecida uma quantidade de calor Q ao sistema, este sofrerá uma expansão, sob pressão constante, como é garantido pela Lei de Gay-Lussac, e o êmbolo será deslocado.<br />
  21. 21. Assim como para os sistemas mecânicos, o trabalho do sistema será dado pelo produto da força aplicada no êmbolo com o deslocamento do êmbolo no cilindro:<br />Assim, o trabalho realizado por um sistema, em uma transformação com pressão constante, é dado pelo produto entre a pressão e a variação do volume do gás.<br />Quando:<br />o volume aumenta no sistema, o trabalho é positivo, ou seja, é realizado sobre o meio em que se encontra (como por exemplo empurrando o êmbolo contra seu próprio peso);<br />o volume diminui no sistema, o trabalho é negativo, ou seja, é necessário que o sistema receba um trabalho do meio externo;<br />o volume não é alterado, não há realização de trabalho pelo sistema.<br /> <br />
  22. 22. Exemplo:<br />Um gás ideal de volume 12m³ sofre uma transformação, permanecendo sob pressão constante igual a 250Pa. Qual é o volume do gás quando o trabalho realizado por ele for 2kJ?<br />
  23. 23. ENERGIA INTERNA<br />As partículas de um sistema têm vários tipos de energia, e a soma de todas elas é o que chamamos Energia interna de um sistema.<br />Para que este somatório seja calculado, são consideradas as energias cinéticas de agitação , potencial de agregação, de ligação e nuclear entre as partículas.<br />Nem todas estas energias consideradas são térmicas. Ao ser fornecida a um corpo energia térmica, provoca-se uma variação na energia interna deste corpo. Esta variação é no que se baseiam os princípios da termodinâmica.<br />Se o sistema em que a energia interna está sofrendo variação for um gás perfeito, a energia interna será resumida na energia de translação de suas partículas, sendo calculada através da Lei de Joule:<br />Onde:<br />U: energia interna do gás;<br />n: número de mol do gás;<br />R: constante universal dos gases perfeitos;<br />T: temperatura absoluta (kelvin).<br />
  24. 24. Como, para determinada massa de gás, n e R são constantes, a variação da energia interna dependerá da variação da temperatura absoluta do gás, ou seja,<br />Quando houver aumento da temperatura absoluta ocorrerá uma variação positiva da energia interna  ( U> 0).<br />Quando houver diminuição da temperatura absoluta, há uma variação negativa de energia interna ( U<0).<br />E quando não houver variação na temperatura do gás, a variação da energia interna será igual a zero ( U=0).<br />Conhecendo a equação de Clepeyron, é possível compará-la a equação descrita na Lei de Joule, e assim obteremos:<br />FIM !<br />
  25. 25. BIBLIOGRAFIA<br />Fontes bibliográficas:<br /><ul><li> http://www.coladaweb.com/fisica/termologia/transmissao-de-calor
  26. 26. http://www.brasilescola.com/fisica/estudo-dos-gases.htm
  27. 27. http://www.brasilescola.com/fisica/as-transformacoes-gasosas.hhttp://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/trabalho.php
  28. 28. httpwww.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/energiainterna.php4883/Fisica-
  29. 29. hphttp://pt.scribd.com/doc/5034883/Fisica-Termologam</li></li></ul><li>Componentes do grupo:<br />Andressa – nº= 6<br />Emanoelle – nº= 14<br />Lucas – nº=27<br />Mariana- nº=32<br />

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