Termologia

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Condução de calor, termometria e calorimetria

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  • Já falar da importância do termometro
  • Por que a casa tem telhado pontiagudo?
  • qualquer corpo, com temperatura acima de zero grau kelvin, emite radiação eletromagnética. Esse tipo de radiação não necessita de meio material para se propagar, e por isso é a única forma de propagação de calor no vácuo. O calor do Sol chega à Terra por meio da radiação térmica. As lâmpadas incandescentes emitem muita radiação térmica, além da radiação visível, e é por isso que esquentam o ambiente além de iluminar. As lâmpadas fluorescentes, ou lâmpadas “frias”, emitem menos radiação infravermelha. Em contrapartida, emitem mais radiação ultravioleta.
  • Professor: o aquecimento da água, o conforto térmico que o uso de um agasalho nos proporciona em um dia frio, a conservação dos alimentos no interior de uma geladeira, a manutenção da temperatura do café em uma garrafa térmica, a inércia térmica, o aquecimento de nosso planeta proporcionado pelo Sol são fenômenos que podem ser explicados por meio dos conceitos de calor e de temperatura. Mas qual é a diferença entre calor e temperatura? Como o calor se propaga?
  • Professor:
  • Termologia

    1. 1. TERMOLOGIA Transmissão de calor, Mudança de fases, Termometria, Calorimetria.Prof.: Vanessa Cardoso Ribeiro Leocádio
    2. 2. Termologia é a parte da Física que estuda os fenômenos relativos à energia térmica, que é a forma de energia relacionada à agitação das partículas de um corpo. A energia térmica, quando em trânsito, recebe a denominação calor. Ou seja, fenômenos relacionados ao aquecimento, ao esfriamento e as mudanças de estado físico.
    3. 3. •Energia térmica é o somatório das energias de agitação das suas partículas e depende da temperatura do corpo e do número de partículas nele existente. •Energia interna de um corpo está associada à energia de movimento aleatório das partículas que o compõem. •a ilustração mostra que a energia térmica está associada às partículas que compõem o material (no caso, um gás). Esses dois sistemas podem estar à mesma temperatura, mas têm energias térmicas diferentes, pois o sistema II tem mais partículas que o sistema I. Quando falamos de um mesmo sistema, vale a relação: quanto maior a temperatura desse sistema, maior sua energia térmica. Sistema I Sistema II Menor energia térmica Maior energia térmica
    4. 4. Temperatura: Medida da agitação molecular – energia interna (ponto de vista microscópico) é a medida da energia cinética associada á vibração das partículas(em sólido) ou ao movimento das partículas(em gás). Calor: Energia térmica em trânsito, devido a diferença de temperatura. È a energia transferida entre dois sistemas como consequência de uma diferença de temperatura existente entre eles. Portanto sem diferença de temperatura não há energia térmica em transito, portanto não há calor Prof. Vanessa 28.1.1. Saber que o calor é uma forma de energia que passa de um corpo para outro devido à diferença de temperatura entre eles. 28.1.3. Compreender a diferença entre calor e temperatura. 5.1.1. Saber que o calor é uma forma de energia que passa de um corpo para outro devido à diferença de temperatura entre eles. 26.1.2.Compreender que a energia interna de um corpo está associada à energia de movimento aleatório das partículas que o compõem. 26.1.3. Saber que a temperatura de um corpo é uma grandeza que está associada à sua energia interna.
    5. 5. Obs: O calor sempre flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. 28.1.2. Conhecer como o conceito de calor evoluiu a partir do conceito de “calórico”. 5.1.2. Saber que, quando dois corpos, com diferentes temperaturas, estão em contato, o corpo mais quente perde calor e o mais frio recebe esse calor. Unidade de calor em SI (Sistema internacional) = joule (J) Dia a dia = caloria (cal) 1cal ≈ 4,2J 1kcal = 10³cal
    6. 6. Substância termométrica é aquela em que pelo menos uma de suas propriedades físicas varia de forma mensurável com a temperatura Grandezas termométricas é a propriedade física da substância termométrica que varia de forma mensurável com a temperatura e que é usada para medi-la. o comprimento de uma barra de metal; o volume de um líquido; a pressão de um gás a volume constante; a cor de um corpo resistência elétrica densidade de um líquido nível de um líquido o comprimento o volume a pressão
    7. 7. O ferro fundido possui muito calor? O ferro fundido está numa alta temperatura. Quando dizemos "estou com calor" queremos, na verdade, dizer "o ambiente está com alta energia térmica e está transferindo mais energia térmica para mim do que eu estou habituado, e isso está desconfortável". Prof. Vanessa
    8. 8. Lei zero da termodinâmica Se A está em equilíbrio térmico com B, e A também está em equilíbrio térmico com C, podemos concluir que B está em equilíbrio térmico com C. A BA C B C Equilíbrio térmico: temperaturas iguais. Prof. Vanessa 26.1.4. / 5.1.3. Saber que, quando dois corpos trocam calor entre si, eles tendem a uma temperatura final comum chamada de temperatura de equilíbrio térmico.
    9. 9. EQUILÍBRIO TÉRMICO CALOR TEMPERATURA CONDUÇÃO CONVECÇÃO RADIAÇÃO TERMÔMETROS GRANDEZAS TERMOMÉTRICAS ESCALAS TERMOMÉTRICAS ABSOLUTAS NÃO ABSOLUTAS FAHRENHEI T KELVIN PROPAGAÇÃO DE CALOR Qualitativo CELSIUS Quantitativo Prof. Vanessa
    10. 10. Facilidade ou dificuldade com que o calor flui de um ponto a outro do objeto. Condutividade Térmica • Qual a função do agasalho? • Qual a função da chapa de ferro sobre o fogo? • Qual a nossa sensação térmica ao pisarmos no azulejo e na escada de madeira? Nossa sensação térmica não é confiável: o piso e a madeira estão na mesma temperatura ambiente. Dissipar ou não, rapidamente o calor transferido Prof. Vanessa Sensação térmica é a temperatura virtual ou a combinação da temperatura com outros fatores meteorológicos, como o vento. Sensação térmica está ligada à taxa de transferência de calor e, portanto, à condutividade térmica do material ao qual o indivíduo está em contato. 5.1.4. Saber que a sensação térmica está ligada à taxa de transferência de calor e, portanto, à condutividade térmica do material ao qual o indivíduo está em contato.
    11. 11. Isolantes térmicos: objetos que impedem um corpo de trocas de calor com o ambiente. Exemplos: água, gelo, ar, lã, isopor, vidro, borracha, madeira, serragem, etc. Prof. Vanessa
    12. 12. Mudança de estado físico Prof. Vanessa 29.1.1. Compreender as diferentes fases da matéria do ponto de vista do modelo microscópico.
    13. 13. Propagação do calor O calor se propaga espontaneamente de um corpo de maior temperatura para outro, de menor temperatura. Prof. Vanessa
    14. 14. 14 Condução térmica É o processo de propagação do calor em que uma região de maior temperatura transmite o calor para as regiões vizinhas, de menor temperatura. Prof. Vanessa
    15. 15. Ocorre nos fluídos com o deslocamento de partículas Não ocorre no vácuo. Ocorre somente nos líquidos e gases Convecção térmica Prof. Vanessa
    16. 16. Brisa litorânea Brisa Terrestre R$ 2.350,00 Aquecedor solar caseiro Garrafa pet Latinha cano Transparente- água ambiente Vermelha –água quente Azul-água fria Prof. Vanessa 6.1.2. Compreender o que são correntes de convecção. 6.1.3. Saber dar exemplos de situações em que ocorre o fenômeno de transferência de calor por convecção
    17. 17. A maioria dos fluidos, quando aquecidos, se expande, diminuindo sua densidade, e sobe devido ao empuxo. Como o peixe sobrevive se a agua congela? Principio de Arquimedes: Empuxo e a força de baixo para cima que um corpo imerso em liquido recebe igual ao peso do volume de liquido deslocado....Eureka Anomalia da água o aquecer a água de 0°C a 4°C, as pontes de hidrogênio rompem-se e as moléculas passam a ocupar os vazios antes existentes, provocando, assim, uma diminuição no volume. Mas de 4°C a 100°C, a água dilata-se normalmente. Então, a 4°C, tem-se o menor volume para a água e, consequentemente, a maior densidade da água no estado líquido. Prof. Vanessa 6.1.1. Compreender que a maioria dos fluidos, quando aquecidos, se expande, diminuindo sua densidade, e sobe devido ao empuxo.
    18. 18. Curvas de estadoSubstâncias que aumentam de volume na fusão. Substâncias que diminuem de volume na fusão. - Anomalia da água PT =ponto triplo ( encontra-se o elemento nos três estados: solido, liquido e vapor) PC =ponto crítico (onde passa de vapor para gás) Depende da temperatura e pressão Prof. Vanessa 29.1.4. Saber que a pressão altera os pontos de fusão e ebulição das substâncias. 29.1.5. Compreender o conceito de ponto triplo através dos diagramas de fase Pressão de 4,58mmHg e temperatura de 0,01°C
    19. 19. Radiação ou Irradiação térmica É o processo de propagação do calor por emissão de radiação infravermelha. Quando o calor é transmitido por ondas eletromagnéticas. Única que ocorre no vácuo. Prof. Vanessa 7.1.6. Saber dar exemplos de situações do cotidiano envolvendo transferência de energia por radiação
    20. 20. GARRAFA TÉRMICA: evitar as propagações de calor. •faces espelhadas evitam a radiação •o vácuo evita a condução e a convecção •uma camada de plástico para proteger de quebrar as demais camadas Prof. Vanessa
    21. 21. Ilha de calor : Fenômeno no qual as áreas centrais, mais transformadas, apresentam temperaturas mais altas que as áreas periféricas Causas: Fatores que aumentem a retenção de calor (maior absorção de radiação solar e menor quantidade devolvida) e que atrapalhem a circulação dos ventos (poderiam diminuir a sensação térmica e dissipar os poluentes). Poluição atmosférica; •Aumento do número de veículos; •Retirada da vegetação; •Aumento da área asfaltada; •Construção de grandes edifícios. As áreas menos transformadas, com maior cobertura vegetal, absorvem naturalmente a radiação solar e a dissiparia pela evapotranspiração aliada aos ventos. Essa radiação repelida chega a maiores altitudes atmosféricas, diminuindo a quantidade de calor em superfície. Processo que não ocorreria em centros urbanizados porque os poluentes impedem essa dissipação. Prof. Vanessa
    22. 22. FRANCKBOSTON/SHUTTERSTOCK-VERAVOLKOVA/SHUTTERSTOCK-MAKHNACH/SHUTTERSTOCK Ter uma casa com temperatura agradável • Material da construção( paredes, piso, telhado) • Lado das portas e janelas • Para amenizar o rigor do clima, os construtores de séculos passados alargavam paredes, elevavam os tetos, criavam jardins internos e varandas e, quando possível, erguiam as edificações do solo. • Entre outros Prof. Vanessa
    23. 23. Prof. Vanessa
    24. 24. Prof. Vanessa Termometria 26.1.1. Explicar o funcionamento e utilizar os termômetros como medidores de temperatura. Possui Lente de aumento ZERO ABSOLUTO Exemplo 20°C 20°F 20K não existe °K é a escala do SI sistema internacional
    25. 25. Sólidos – difícil perceber a dilatação/ Histerese térmica Gases- melhor dilatação, mas varia pressão e volume Liquido – mais práticos e fáceis manuseio -Mais recomendado é o mercúrio porque: -Dilata-se de forma muito regular -É fácil obtenção, com grande grau de pureza -Excelente condutor de calor(família dos metais) -Liquido entre as temperaturas de -38°C e 359°C -Brilhante, facilitando ver através do vidro -Permanece em uma massa única Escolha da substancia termométrica
    26. 26. Relação de Conversão de VariaçõesEquações de Conversão Relação entre as Escalas Termométricas Pressão de 1 Atm Prof. Vanessa 26.1.5. Mostrar as diferenças de escalas dos diversos termômetros: Celsius, Fahrenheit Kelvin
    27. 27. Histerese térmica – é o fenômeno de suas modificações moleculares, um solido quando aquecido, sofre aumento em suas dimensões e, quando esfriado, voltando a temperatura inicial, conserva uma dilatação residual. Ele não volta exatamente às suas dimensões iniciais.
    28. 28. Uma temperatura de 70 graus pode ser agradável? É possível fazer uma leitura instantânea da temperatura de um corpo? apesar do avanço tecnológico, não é possível a medida instantânea da temperatura de um sistema, pois é necessário tempo para o estabelecimento do estado de equilíbrio térmico entre o termômetro utilizado e o sistema em que a medição é realizada. 70 graus Celsius não representam uma temperatura agradável, mas 70 graus Fahrenheit representam uma temperatura amena, pois equivalem a aproximadamente 21ºC. Prof. Vanessa
    29. 29. Criogenia É o estudo das baixas temperaturas. Ela pesquisa as técnicas de obtenção das temperaturas muito baixas e o comportamento dos elementos e materiais nessas condições. Surgiu na virada do séc XX, quando se conseguiu a liquefação do ar atmosférico e a separação de seus componentes por destilação fracionada. A indústria alimentícia passou a usar dois desses gazes criogênicos: o dióxido de carbono(gelo seco) (conservação de alimentos- carrinho de sorvete) e o nitrogênio(temperaturas baixas – conservação de embriões) Pegar texto o que é criogenia humana? Mundo estranho
    30. 30. Calorimetria A troca de calor entre dois corpos cessa quando for atingido o equilíbrio térmico. Prof. Vanessa
    31. 31. SQ m.c. T= ∆c Calor específico Indica a energia necessária para uma unidade de massa variar sua temperatura em uma unidade. Característica da substânciaCaracterística da substância (S.I) J/kg.K (prática) cal/g°C Calor sensível ou especifico Unidades prática S.I Q = quantidade de calor cal J joule m = massa g kg ∆T = variação de temperatura °C K kelvin 2H Oc 1cal/g C= o • depende da natureza da substância. • muda com a variação da temperatura. • Toda substância tem em cada estado físico, um valor diferente para o calor específico. Prof. Vanessa 1 cal = 4,2 joules
    32. 32. Capacidade Térmica Obs: A capacidade térmica depende da massa, da natureza da substância, temperatura e pressão. T Q C ∆ = cmC .= (S.I) J/K (prática) cal/°C Princípio fundamental recebida cedidaQ Q 0Σ + Σ = recebida cedidaQ Q= Prof. Vanessa 28.1.4. Compreender o conceito de Capacidade Térmica e Calor Específico e suas unidades de medida.
    33. 33. SQ m.L= Calor Latente Indica a energia necessária para uma unidade de massa mudar de estado físico sem variar sua temperatura. (S.I) J/kg (prática) cal/g LCalor Latente L > 0 – absorve calor durante a mudança L < 0 – cede calor durante a mudança O calor latente de mudança de estado pode ser: endotérmico (Q > 0): As transformações de fusão, vaporização e sublimação são endotérmicas pois a matéria precisa absorver calor. exotérmico (Q < 0): As transformações de liquefação, solidificação e sublimação inversa são exotérmicas, pois a matéria precisa liberar calor. Prof. Vanessa 29.1.2. Compreender o conceito calor latente de fusão e de vaporização de uma substância. 18.1.6. Compreender o conceito de mudança de estado físico e de calor latente de fusão e vaporização de uma substância
    34. 34. Complemento . Prof. Vanessa o exame de Termografia:
    35. 35. Outra força que atua no movimento das massas de ar é a Força Coriolis, que é a aceleração aparente provocada pela rotação da Terra e que tende a desviar todo objeto movendo-se livremente. É uma importante força que afeta o movimento de vento, alterando sua velocidade e, principalmente sua direção. Esses ventos próximos ao Equador são conhecidos como ventos alísios. Ventos na camada de circulação geral da atmosfera, existe outros fatores que influenciam o vento em camadas mais próximas a superfície o vento surge devido ao aquecimento desigual da superfície da Terra o qual provoca gradientes de pressão que são responsáveis pelos movimentos de massa de ar. Nas regiões próximas: •a linha do Equador, onde o ar é mais aquecido = menos denso, esse ar tende a subir. •aos Pólos, onde o ar é menos aquecido = mais denso, o ar tende a descer. Assim surgem as chamadas correntes de convecção, que tendem a equilibrar a temperatura no globo.
    36. 36. As correntes de convecção de ar, quentes ou frias são as chamadas frentes quentes e frias, movimentam de regiões mais aquecidas e de baixa pressão para os lugares mais frios e de alta pressão. Quando correntes de ar, como estas colidem ocorrem as chamadas tempestades. Nas cidades onde há uma alta circulação de veículos ou indústrias os gases que são expelidos sobem, pelo fato de que são mais quentes e menos densos que o ar da atmosfera e o ar das camadas mais altas, descem, ocorrendo uma renovação do ar, mas isso depende da temperatura ambiente. Prof. Vanessa
    37. 37. Saiba a diferença entre furacão, tufão e ciclone tropical! Tem vídeos explicativos no blog em curiosidades: meteorológica vanessaleocadiofisica.blogspot.com.br
    38. 38. 1 - válvula de ar fechada; 2 - válvula de ar quase fechada; 3 - válvula de ar semi-aberta; 4 - válvula de ar totalmente aberta Porque é que as chamas têm cores diferentes? A tonalidade das chamas depende de muitos fatores, como o tipo de combustível ou a proporção de oxigénio presente. Assim, quando ardem hidrocarbonetos, a quantidade do gás é que determina a cor das labaredas. No caso de um bico de Bunsen de laboratório, a cor típica é o amarelo, mas, quando se aumenta o oxigénio, a chama adquire uma tonalidade azul. De um modo geral, podemos dizer que a cor da chama revela a temperatura a que se encontra (no carvão, se for vermelha, implica uma temperatura de 700 graus; se for branca, de 1300), assim como a efi­ciência da combustão (quanto mais azulada for, melhor estará a arder o combustível). No ano 2000, a NASA demonstrou que a gravidade também tem uma palavra a dizer. Em condições de microgravidade, a chama adquire uma forma esférica e apresenta uma nítida tendência para os tons azulados. Na foto, um comedor de fogo participa numa procissão religiosa sikh, em Cachemira (Índia). As cores dos fogos de artifício Prof. Vanessa
    39. 39. Qual é o nome dos termômetros apresentados? E qual a propriedade termométrica que varia com a variação da temperatura? Mudança no volume do mercúrio (termômetro clínico) Mudança no volume do álcool (termômetro de laboratório) Mudança na cor do cristal líquido (Termômetro de cristal líquido) Prof. Vanessa
    40. 40. Mudança na cor do metal fundido (Pirômetro ótico: compara a cor do metal com a do filamento da lâmpada) Mudança na diferença deMudança na diferença de potencial elétrico entrepotencial elétrico entre metais diferentes (Termopar)metais diferentes (Termopar) Termopar digitalTermopar digital Mudança no comprimento dosdos metais.metais. (Termômetro bimetálico espiral) Prof. Vanessa
    41. 41. Prof. Vanessa Aprofundar mais em gráficos não rotineiros assista – -Dilatação Anômala Da Água - Física Marginal - prof. Idelfranio

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