Termologia
Prof. Rosângela
Moreira
Termometria
Sensações obtidas no tato:
Quente, frio, morno, gelado...
“Essas sensações são relativas à pessoa que a
sente,...
Energia Interna
Todos os corpos são constituídos por partículas que
estão sempre em movimento. Esse movimento é
denominado...
Conceitos importantes
Termologia - Parte da Física
que estuda as leis que
regem os fenômenos
caloríficos.
Conceitos importantes
Termometria - Estuda as
medidas de
temperaturas e os
efeitos provocados pela
sua variação.
Conceitos importantes
Temperatura
A temperatura é a
grandeza que mede o
grau de agitação das
partículas de um corpo,
carac...
Medidas de Temperatura
Certas propriedades características
de um corpo alteram-se com a
variação da temperatura.
Por exemp...
Calor
Energia transferida de um corpo
para o outro devido a diferença de
temperatura existente entre ambos.
“Dois corpos e...
Equilíbrio Térmico
Se dois corpos com temperaturas
diferentes forem postos em contato
verifica-se, depois de um certo
temp...
Termômetro
É um aparelho que permite
medir a temperatura dos
corpos. Seu processo baseia-
se no equilíbrio térmico.
De um ...
Graduação de um termômetro
Para graduação de um termômetro é necessário
definir os pontos fixos, ambos sob pressão
normal....
Apresentação do Termômetro
Escalas Termométricas
Relações entre as escalas
Dilatação Térmica – Linear
Exemplos:
Dilatação Térmica
→Salvo algumas exceções, todos os corpos, quer sejam
sólidos, líquidos ou gasosos, dilatam-se quando a s...
Tipos de Dilatação Térmica
" Se o espaço entre as partículas aumenta, o volume
final do corpo acaba aumentando também“
"Se...
Dilatação Linear
É a dilatação que ocorre em uma dimensão do corpo.
A constante de proporcionalidade α é considerada coefi...
Coeficiente de Dilatação Linear
Isolando “α” teremos:
α = ∆L / (Lo.∆T)
Cuja Unidade será:
α = 1/ o
C
α = o
C-1
Exemplos:
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Problema exemplo:
A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em
diversas aplicações de engenharia, como cons...
Problema exemplo:
Os componentes de uma lâmina bimetálica são o aço e o zinco. Os
coeficientes de dilatação linear desses ...
Dilatação Térmica – Superficial
Exemplo:
Dilatação Superficial
È a dilatação que ocorre em duas dimensões do corpo. A
constante de proporcionalidade β é considerad...
Coeficiente de Dilatação Superficial
Relação entre Coeficientes β=2.α
Exemplos:
Se α Alumínio = 23. 10-6 o
C-1
β será 46. ...
Problema exemplo:
O que acontece com o diâmetro do orifício de uma
coroa de alumínio quando esta é aquecida?
RESOLUÇÃO
A e...
Problema exemplo:
Uma chapa possui área de 4m2
a 0o
C. Aquecendo-
se a chapa a 50o
C, de quanto aumenta a área da
chapa e ...
Dilatação Térmica – Volumétrica
Exemplos:
Dilatação Térmica – Volumétrica
Exemplos:
Dilatação dos Gases
Num balão de vidro, com ar em seu interior, introduz-se um
c...
Dilatação Volumétrica
È a dilatação que ocorre em três dimensões do corpo. A
constante de proporcionalidade γ é considerad...
Coeficiente de Dilatação Volumétrico
Relação entre Coeficientes γ=3.α
α/1 = β/2 = γ/3
Exemplos:
Se α Alumínio = 23. 10-6 o...
Problema exemplo:
O volume de uma esfera metálica, a certa
temperatura. é 100cm3
. Que variação de volume
sofrerá sob o ac...
O caso da água
A água é o líquido mais comum, no entanto, seu
comportamento em termos de dilatação térmica é
uma verdadeir...
Comentário sobre o caso da água
O gráfico II descreve a variação da densidade
d da água com a temperatura. Como a
densidad...
Comentário sobre o caso da água
Assim, de 0°C a 4°C a densidade da água
aumenta com o aquecimento, pois seu volume
diminui...
Os anjos existem,
mas algumas vezes não possuem asas e passamos a chamá-los
de amigos ...
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Termologia dilatação térmica - rev

  1. 1. Termologia Prof. Rosângela Moreira
  2. 2. Termometria Sensações obtidas no tato: Quente, frio, morno, gelado... “Essas sensações são relativas à pessoa que a sente, bem como às condições que ela se encontra.” Como as sensações são variáveis, elas não se prestam para medir a temperatura.”
  3. 3. Energia Interna Todos os corpos são constituídos por partículas que estão sempre em movimento. Esse movimento é denominado energiaenergia internainterna do corpo. O nível de energia interna do corpo depende da velocidade com que suas partículas se movimentam. Verifica- se que o estado de aquecimento influi no estado de agitação das partículas.
  4. 4. Conceitos importantes Termologia - Parte da Física que estuda as leis que regem os fenômenos caloríficos.
  5. 5. Conceitos importantes Termometria - Estuda as medidas de temperaturas e os efeitos provocados pela sua variação.
  6. 6. Conceitos importantes Temperatura A temperatura é a grandeza que mede o grau de agitação das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico.
  7. 7. Medidas de Temperatura Certas propriedades características de um corpo alteram-se com a variação da temperatura. Por exemplo: - o comprimento de uma barra; - o volume de um líquido; - a pressão de um gás a volume constante; - a cor.
  8. 8. Calor Energia transferida de um corpo para o outro devido a diferença de temperatura existente entre ambos. “Dois corpos em diferentes temperaturas trocam calor quando colocados em contato, até atingirem o equilíbrio térmico".
  9. 9. Equilíbrio Térmico Se dois corpos com temperaturas diferentes forem postos em contato verifica-se, depois de um certo tempo, que eles terão a mesma temperatura. Dizemos, então, que foi atingido o equilíbrio térmico.
  10. 10. Termômetro É um aparelho que permite medir a temperatura dos corpos. Seu processo baseia- se no equilíbrio térmico. De um termômetro exige-se: sensibilidade, exatidão e comodidade.
  11. 11. Graduação de um termômetro Para graduação de um termômetro é necessário definir os pontos fixos, ambos sob pressão normal. 1o Ponto Fixo: Corresponde a temperatura de fusão do gelo. 2o Ponto Fixo: Corresponde a temperatura de ebulição da água.
  12. 12. Apresentação do Termômetro
  13. 13. Escalas Termométricas
  14. 14. Relações entre as escalas
  15. 15. Dilatação Térmica – Linear Exemplos:
  16. 16. Dilatação Térmica →Salvo algumas exceções, todos os corpos, quer sejam sólidos, líquidos ou gasosos, dilatam-se quando a sua temperatura aumenta. → Os átomos que constituem um sólido se distribuem ordenadamente, dando origem a uma estrutura que é denominada rede cristalina do sólido. A ligação entre esses átomos se faz por meio de forças elétricas, que atuam como se existissem pequenas molas unindo um átomo a outro. Esses átomos estão em constante vibração em torno de uma posição média de equilíbrio. → Quando a temperatura aumenta, há um aumento da agitação, fazendo com que eles, ao vibrar, afastem-se das suas posições de equilíbrio. Em conseqüência disso, a distância média entre os átomos torna-se maior, ocasionando a dilatação do sólido.
  17. 17. Tipos de Dilatação Térmica " Se o espaço entre as partículas aumenta, o volume final do corpo acaba aumentando também“ "Se o espaço entre as partículas diminui, o volume final do corpo acaba diminuindo também“ A dilatação/contração térmica pode ser analisada por meio de três formas: - Linearmente - Superficialmente - Volumétricamente
  18. 18. Dilatação Linear É a dilatação que ocorre em uma dimensão do corpo. A constante de proporcionalidade α é considerada coeficiente de dilatação linear. ∆L ∞ Lo e ∆L ∞ ∆T ∆L depende do material que constitui o corpo. Logo: ∆L = L – Lo ∆L = Lo.α.∆T Onde: ∆L = variação do comprimento ∆L = L – Lo Lo = comprimento inicial α = coeficiente de dilatação linear ∆T = variação da temperatura ∆T= T – To
  19. 19. Coeficiente de Dilatação Linear Isolando “α” teremos: α = ∆L / (Lo.∆T) Cuja Unidade será: α = 1/ o C α = o C-1 Exemplos: Alumínio 23. 10-6 o C-1 Cobre 17. 10-6 o C-1 Vidro 9. 10-6 o C-1 Vidro Pirex 3,2. 10-6 o C-1 Zinco 25. 10-6 o C-1 Chumbo 29. 10-6 o C-1 Aço 11. 10-6 o C-1
  20. 20. Problema exemplo: A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = 11 . 10-6 °C-1. Se a 10°C o comprimento de um trilho é de 30m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C? RESOLUÇÃO: O cálculo da dilatação linear ΔL, do trilho é: ΔL = L0 . α . ΔT ΔL = 30 . (11 . 10-6) . (40 – 10) = 99 . 10-4 m ou 0,0099m
  21. 21. Problema exemplo: Os componentes de uma lâmina bimetálica são o aço e o zinco. Os coeficientes de dilatação linear desses metais são, respectivamente, 1,2 . 10-5 °C-1 e 2,6 . 10-5 °C-1 . Em uma determinada temperatura, a lâmina apresenta-se retilínea. Quando aquecida ou resfriada, ela apresenta uma curvatura. Explique por quê. RESOLUÇÃO Como α zinco > α aço, para um mesmo aumento de temperatura o zinco sofre uma dilatação maior, fazendo com que na lâmina ocorra uma dilatação desigual, produzindo o encurvamento. Como a dilatação do zinco é maior, ele ficará na parte externa da curvatura. No resfriamento, os metais se contraem. O zinco, por ter α maior, sofre maior contração. Assim, a parte de aço ocupa a parte externa da curvatura.
  22. 22. Dilatação Térmica – Superficial Exemplo:
  23. 23. Dilatação Superficial È a dilatação que ocorre em duas dimensões do corpo. A constante de proporcionalidade β é considerada coeficiente de dilatação superficial. ∆A ∞ Ao ∆A ∞ ∆T ∆A depende do material que constitui o corpo. Logo: ∆A = A – Ao ∆A = Ao.β.∆T Onde: ∆A = variação da área ∆A = A – Ao Ao = área inicial β = coeficiente de dilatação superficial ∆t = variação da temperatura ∆T= T – To
  24. 24. Coeficiente de Dilatação Superficial Relação entre Coeficientes β=2.α Exemplos: Se α Alumínio = 23. 10-6 o C-1 β será 46. 10-6 o C-1 Se α Cobre = 17. 10-6 o C-1 β será 34. 10-6 o C-1
  25. 25. Problema exemplo: O que acontece com o diâmetro do orifício de uma coroa de alumínio quando esta é aquecida? RESOLUÇÃO A experiência mostra que o diâmetro desse orifício aumenta. Para entender melhor o fenômeno, imagine a situação equivalente de uma placa circular, de tamanho igual ao do orifício da coroa antes de ser aquecida. Aumentando a temperatura, o diâmetro da placa aumenta.
  26. 26. Problema exemplo: Uma chapa possui área de 4m2 a 0o C. Aquecendo- se a chapa a 50o C, de quanto aumenta a área da chapa e qual deverá ser sua área final. Dado α = 10.10-6 o C-1 ΔA = A0 . β . ΔT Obs.: β = 2.α ΔA = 4 . (2 x 10 . 10-6 ) . (50 – 0) = 0,004m2 A = 4 + 0,004 = 4,004m2
  27. 27. Dilatação Térmica – Volumétrica Exemplos:
  28. 28. Dilatação Térmica – Volumétrica Exemplos: Dilatação dos Gases Num balão de vidro, com ar em seu interior, introduz-se um canudo dentro do qual há uma gota de óleo. Segurando o balão de vidro como indicado na figura, o calor fornecido pelas mãos é suficiente para aumentar o volume de ar e deslocar a gota de óleo.
  29. 29. Dilatação Volumétrica È a dilatação que ocorre em três dimensões do corpo. A constante de proporcionalidade γ é considerada coeficiente de dilatação volumétrica. ∆V ∞ Vo e ∆V ∞ ∆T ∆V depende do material que constitui o corpo. Logo: ∆V = V – Vo ∆V = Vo.γ.∆T Onde: ∆V = variação do volume ∆V = V – Vo Vo = comprimento inicial γ = coeficiente de dilatação linear ∆T = variação da temperatura ∆T = T – To
  30. 30. Coeficiente de Dilatação Volumétrico Relação entre Coeficientes γ=3.α α/1 = β/2 = γ/3 Exemplos: Se α Alumínio = 23. 10-6 o C-1 γ será 69. 10-6 o C-1 Se α Cobre = 17. 10-6 o C-1 γ será 51. 10-6 o C-1
  31. 31. Problema exemplo: O volume de uma esfera metálica, a certa temperatura. é 100cm3 . Que variação de volume sofrerá sob o acréscimo de 40o C de temperatura. Suponha ser constante e igual a 1.10-5 o C-1 o coeficiente de dilatação linear do material de que é feita a esfera. ΔV = V0 . γ . ΔT Obs.: γ = 3.α ΔV = 100 . (3 x 1 . 10-5 ) . 40 = 0,12cm3
  32. 32. O caso da água A água é o líquido mais comum, no entanto, seu comportamento em termos de dilatação térmica é uma verdadeira exceção. Gráfico I O gráfico I mostra esse comportamento: de 0°C até 4°C o volume da água diminui com o aquecimento. Somente a partir de 4°C é que, com o aquecimento, a água aumenta de volume (como acontece aos demais líquidos).
  33. 33. Comentário sobre o caso da água O gráfico II descreve a variação da densidade d da água com a temperatura. Como a densidade de um corpo é a sua massa (m) dividida pelo seu volume (V), ou seja, , tem- se que a densidade da água é inversamente proporcional ao seu volume durante a variação da temperatura, pois a massa permanece constante. Gráfico II
  34. 34. Comentário sobre o caso da água Assim, de 0°C a 4°C a densidade da água aumenta com o aquecimento, pois seu volume diminui; a partir de 4°C a densidade da água diminui com o aquecimento, porque seu volume aumenta. A densidade da água é máxima a 4°C e seu valor é 1,0000 g/cm3 . Em todas as outras temperaturas sua densidade é menor.
  35. 35. Os anjos existem, mas algumas vezes não possuem asas e passamos a chamá-los de amigos ... Respeite as diferenças!
  36. 36. Fim

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