física ótimo estudo de física ensino médio pra Enem vestibular e universitário estudo pra concurso em geral física pura

1. 1
:________________________________________
Profª Fabiana Heirich Dauhs
www.professorafabianadauhs.blogspot.com
Termologia (termo = calor, logia = estudo) é a parte da
Física encarregada de estudar o calor e seus efeitos sobre
a matéria. A Termologia é um ramo da Física que estuda
os fenômenos térmicos como calor, temperatura,
dilatação, energia térmica, estudo térmico dos gases etc.
Temperatura: temperatura de um corpo é a propriedade
que está relacionada com o fato de o corpo estar mais
quente ou mais frio. As partículas constituintes dos
corpos estão em contínuo movimento. Entende-se
temperatura como sendo uma grandeza que mede a
maior ou menor intensidade dessa agitação térmica.
Equilíbrio térmico: dois (ou mais) corpos, colocados
em contato e isolados de influências externas, tendem
para um estado final, denominado estado de equilíbrio
térmico, que é caracterizado por uma uniformidade na
temperatura dos corpos.
Termômetros
Termômetro é todo instrumento capaz de medir a
temperatura dos sistemas físicos. Os tipos mais comuns
de termômetros e o que utilizaremos para compreensão
dos conceitos são os que se baseiam na dilatação do
mercúrio.
Para ter o valor indicado é necessário ter escalas
numéricas no Capilar, para isto ocorrer os termômetros é
baseado em dois pontos de fácil marcação.
• Ponto do Gelo: temperatura em que ocorre a
fusão do gelo em água
• Ponto de vapor: temperatura em que ocorre a
ebulição da água
Escalas Termométricas
Uma escala termométrica corresponde a um conjunto de
valores numéricos, onde cada um desses valores está
associado a uma determinada temperatura.
Existem vários tipos de escalas, das quais as mais
conhecidas são a escala Celsius, escala Kelvin e escala
Fahrenheit
Zero absoluto
O conceito de zero absoluto, ou zero kelvin corresponde
à temperatura de -273,15 °C ou -459.67 °F. O zero
absoluto ocorre quando um corpo não contem energia
alguma, porém, as leis da termodinâmica mostram que a
temperatura jamais pode ser exatamente igual a zero
Kelvin.
O princípio do zero absoluto garante que nenhum
sistema tem uma eficiência de 100%, apesar de ser
possível ser alcançado temperaturas próximas de 0 K e
que alguns objetos possam ser resfriados a esse ponto.

2. 2
Relações Termométrica entre as escalas
Relação entre a escala Celsius e a Fahrenheit
Relação entre escala Celsius e Kelvin
Relação entre escala Fahrenheit e Kelvin
Para quaisquer que sejam as escalas, a regra utilizada é a
mesma, basta saber os valores dos pontos fixos.
Para variações de temperaturas, usam-se as equações
Na escala Kelvin não usa-se o grau. Lê-se apenas
Kelvin.
Exercício Resolvido
1)Transforme a temperatura de 25ºC na escala fahrenheit
(ºF)
Resolução
1º- Desenha as escalas com os valores dos pontos fixos
2º Estabelece a relação procurando deixar a temperatura
a ser descoberta do lado esquerdo da equação
100
25
180
32
=
−ft
3º Inicia-se o procedimento de conversão através de
cálculos simples de equação do 1º grau.
9255)32( xxt f =−
2251605 =−ft
1602255 +=ft
5
385
=t
tf = 77ºF
2) Agora transforme a temperatura de 25ºC na escala
Kelvin (K)
3)Transforme a temperatura de 393K na escala
Celsius(ºC)
4)Sêmen bovino para inseminação artificial é
conservado em nitrogênio líquido que, à pressão normal
tem temperatura de 78 K. Calcule essa temperatura em:
a)graus Celsius (°C);
Importante: No Sistema Internacional de
Unidade (S.I) a unidade de medida de
temperatura é o Kelvin (K)

3. 3
b)graus Fahrenheit (°F)
5) Penélope Charmosa está
preocupada, pois o Calor pode
derreter sua maquiagem. Para
auxiliar seus cuidados
pessoais Penélope criou uma
escala que possui ponto de
vapor igual a 64 o
P e ponto de gelo igual a 14 o
P.
Determine a temperatura que na escala Celsius
corresponde a 100º
P
6)Uma determinada escala termométrica E marca 10ºE
para a fusão do gelo, e 150ºE para a ebulição da água.
Qual o valor nesta escala, da temperatura de 40ºC?
7) Certa escala M adota para o ponto de congelamento
da água 20ºM e para a ebulição 520ºM. Nesta escala,
qual o valor correspondente a 10ºC?
8) Uma pessoa mediu a temperatura e seu corpo,
utilizando-se de um termômetro graduado na escala
Fahrenheit, e encontrou o valor 98,6°F. Essa
temperatura, na escala Celsius, corresponde a quantos
graus?
9) A temperatura de ebulição do nitrogênio, sob pressão
normal, é 77 K.
Na escala Celsius, essa temperatura se escreve:
A( ) -350ºC B( ) -175ºC
C( ) -100ºC D( ) -196ºC
E( ) -160ºC
10)Quando um termômetro graduado na escala Celsius
sofrer uma variação de 40 graus em sua temperatura,
qual será a correspondente variação de temperatura para
um termômetro graduado na escala Fahrenheit?
1) Em um dia típico de inverno em Nova York os
termômetros marcavam 14o
F. Converta essa temperatura
para graus Celsius.
2) Fahrenheit 451 é o título de um filme onde se explica
que 451o
F é a temperatura da chama que destrói
totalmente um livro. Qual será o título desse livro se
fosse usada a escala Celsius? Justifique com cálculos.
3) Ao tomar a temperatura de um paciente, um médico
só dispunha de um termômetro graduado na escala
Fahrenheit. Se o paciente estava com febre de 42ºC, a
leitura feita pelo médico no termômetro por ele utilizado
foi de :
4) Uma determinada quantidade de água está a uma
temperatura de 55o
C. Essa temperatura corresponde a
quantos graus Fahrenheit?
5) Um turista, ao descer no aeroporto de Nova York, viu
um termômetro marcando 68 o
F . Quanto vale essa
mesma temperatura em graus Celsius?
6) Duas pessoas que moram em locais distintos medem a
temperatura ambiente em um determinado dia e obtêm
os seguintes valores: 25 o
C e 76 o
F. Em qual dos locais
está mais quente?
7) Um cientista construiu uma escala termométrica, em
que a temperatura de fusão do gelo era de – 50º e a
temperatura de ebulição da água 150º. O zero grau dessa
escala corresponde, em graus Celsius, a:
A experiência mostra que os sólidos, ao sofrerem
um aquecimento, se dilatam e, ao serem resfriados, se
contraem.
A dilatação ou a contração ocorre em três
dimensões: comprimento, largura e espessura.
A essa variação nas dimensões de um sólido causada
pelo aquecimento ou resfriamento denominamos
dilatação térmica.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• Dilatação linear: É aquela em que
predomina a variação em uma única
dimensão, ou seja, o comprimento. Ex:
dilatação em fios, cabos e barras.
Para estudarmos a dilatação linear, consideremos uma
barra de comprimento inicial Li, à temperatura inicial ti.
Aumentando a temperatura da barra para tf, seu
comprimento passa a Lf.

4. 4
Em que ∆L, é a variação do comprimento ou dilatação
linear da barra.
A partir das relações mostradas na figura, podemos
escrever:
∆L = Li . α . ∆t
Em que α é uma constante característica do material
que constitui a barra, denominada coeficiente de
dilatação linear. A unidade de α é o 0
C – 1
Exemplo: O comprimento de um fio de alumínio é
de 40m a 200
C. Sabendo que o fio é aquecido até 600
C e
que o coeficiente de dilatação térmica linear do alumínio
é de 24 . 10 – 6 0
C – 1
, determinar:
a. a dilatação do fio;
b. o comprimento final do fio.
Para se calcular a dilatação térmica, ou outra
grandeza envolvida no processo, deverá ter todas as
unidades de medidas no Sistema Internacional (S.I).
Dilatação Superficial :
Dilatação Volumétrica :
1)Uma barra de latão possui um comprimento de 90m a
10ºC. Determine a dilatação linear e o comprimento
final da barra quando aquecida a 60ºC, sabendo que o
coeficiente linear da barra é 18x10-6
ºC-1
2) Uma barra de cobre com um coeficiente angular de
17x10-6
ºC-1
De 200cm de comprimento a 0ºC e aquecida
a 100ºC. Determine a dilatação linear e o comprimento
final da barra.
3)Uma barra de ouro a 0ºC e comprimento de 100cm,
tem seu comprimento aumentado quando a temperatura
passa a 50ºC. Determine o valor do comprimento que a
barra passa ter sabendo que o coeficiente de dilatação
linear é 15x10-6
ºC-1
4) 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?
5)Certa barra metálica dilata 0,5mm quando sujeita a
uma variação de 300ºC em sua temperatura. Quantos
milímetros ela deverá dilatar se for exposta a uma
variação de 600ºC.
6) Um fio de cobre de 10m dilata 0,2mm quando sujeita
a certa variação de temperatura. Se outro fio do mesmo
cobre, mas de 30m, sofrer a mesma variação de
temperatura, qual será sua dilatação?
7)A figura representa a variação do comprimento de
uma determinada barra homogênea. Determine valor do
coeficiente de dilatação linear do material de que é
constituída a barra.
TSS ∆=∆ ..0 β αβ .2=
TVV ∆=∆ ..0 γ αγ .3=

5. 5
8)Uma barra de cobre, cujo coeficiente de dilatação
linear é 17x10-6
°C-1
,tem comprimento de 200,0 cm à
temperatura de 50°C. Calcule o comprimento dessa
barra à temperatura de 450°C
9)Uma chapa de zinco, de forma retangular, tem 60cm
de comprimento e 40 cm de largura à temperatura de
20ºC. Supondo que a chapa foi aquecida até 120ºC e que
o coeficiente de dilatação linear é 25.10-6
ºC-1
, calcule:
a)a dilatação do comprimento da chapa
b)A dilatação na largura da chapa
10)Considere a chapa do exercícios anterior.
a)Qual é o valor do coeficiente de dilatação superficial?
b)qual o aumento da área da chapa usando o valor de β
obtido?
1)Quando a gasolina é mais cara: no verão ou no
inverno? Justifique do ponto de vista físico.
2)Uma lâmina de ferro tem dimensões 10m x 15m em
temperatura normal. Ao ser aquecida 500ºC, qual será a
área desta superfície? (Dado αFe=13.10-6 º
C-1
).
3) Um trilho de aço, cujo coeficiente de dilatação linear
é 11.10-6 o
C-1
, tem comprimento de 10m à temperatura de
10o
C. Calcule o seu comprimento a 60o
C .
4) Qual o aumento de comprimento que sofre uma
extensão de trilhos de ferro com 1000 m ao passar de 0o
C para 40o
C, sabendo-se que o coeficiente de dilatação
linear do ferro é 12.10-6 o
C-1
?
5) Um cano de cobre de 4 m a 20o
C é aquecido até 80o
C. Dado do cobre igual a 17.10-6 o
C-1
, de quanto
aumentou o comprimento do cano?
6) O comprimento de um trilho de aço a 10o
C é 100m.
Qual o acréscimo de comprimento desse trilho quando
sua temperatura chega a 30o
C? (Dado: coeficiente de
dilatação linear do aço: αaço = 1,1.10-5 o
C-1
)
7)Uma placa retangular de alumínio tem área de 20cm2
a
0ºC. Sabendo que o coeficiente de dilatação superficial
do alumínio é 96.10-6
ºC-1
, qual é a variação da área se a
placa atingir 1000ºC?
a)0,192 cm2
b) 2,92 cm2
c) 0,0192 cm2
d) 19,2 cm2
e) 1,92cm2
8(UFU-MG) Um orifício numa panela de ferro, a 0ºC,
tem 5cm2
de área. Sendo o coeficiente de dilatação linear
do ferro 1,2.10-5
ºC-1
, qual a área do orifício a 300ºC.
9)Uma peça de zinco é constituída a partir de uma chapa
de zinco com lados 30cm, da qual foi retirado um
pedaço de área 500cm². Elevando-se de 50°C a
temperatura da peça restante, qual será sua área final em
centímetros quadrados? (Dado αZi=2,5.10-5 º
C-1
).
10)Em um dado ponto da superfície lunar, a ausência de
atmosfera permite oscilações térmicas com uma variação
de temperatura entre o dia e a noite de 1000ºC. Uma
barra de 1m de comprimento de certo metal é deixada
por astronautas nesse local. Determine a variação de
comprimento dessa barra, entre o dia e a noite. Dados do
coeficiente de dilatação linear deste metal: α=24.10-6º
C-1
11)Um paralelepípedo de uma liga de alumínio
(αAl=2.10-5 º
C-1
) tem arestas que, à 0°C, medem 5cm,
40cm e 30cm. De quanto aumenta seu volume ao ser
aquecido à temperatura de 100°C?
Livro Didático
Página 109– Elabore em casa
Exercício: 1
Página 111—Elabore as resoluções
Exercícios: 3 e 4
Página 112– Elabore em casa
Exercício 1
Página116– Elabore as resoluções
Exercício 2, 3 e 6
Calor
Quando colocamos dois corpos com temperaturas
diferentes em contato, podemos observar que a
temperatura do corpo "mais quente" diminui, e a do
corpo "mais frio" aumenta até o momento em que ambos
os corpos apresentem temperatura igual. Esta reação é
causada pela passagem de energia térmica do corpo
"mais quente" para o corpo "mais frio", a transferência
de energia é o que chamamos calor.
Calor é a transferência de energia térmica entre
corpos com temperaturas diferentes.
A unidade mais utilizada para o calor é caloria (cal),
embora sua unidade no SI seja o joule (J).
Uma caloria equivale a quantidade de calor necessária
para aumentar a temperatura de um grama de água pura,
sob pressão normal, de 14,5°C para 15,5°C.
A relação entre a caloria e o joule é dada por:
1 cal = 4,186J

6. 6
Partindo daí, podem-se fazer conversões entre as
unidades usando regra de três simples.
Como 1 caloria é uma unidade pequena, utilizamos
muito o seu múltiplo, a quilocaloria.
1 kcal = 1.10³cal= 1000 cal
É denominado calor sensível, a quantidade de calor que
tem como efeito apenas a alteração da temperatura de
um corpo.
Este fenômeno é regido pela lei física conhecida
como Equação Fundamental da Calorimetria, que diz
que a quantidade de calor sensível (Q) é igual ao produto
de sua massa, da variação da temperatura e de uma
constante de proporcionalidade dependente da natureza
de cada corpo denominada calor específico.
Assim:
TcmQ ∆= ..
Onde:
Q = quantidade de calor sensível (cal ou J).
c = calor específico da substância que constitui o corpo
(cal/g°C ou J/kg°C).
m= massa da substância (g ou kg)
Observação Importante
Se um corpo absorver/ganhar calor:
∆T ( + ) Q ( + )
Se um corpo perder/ceder calor:
∆T ( -) Q ( - )
É a quantidade de calor que um corpo necessita
receber ou ceder para que sua temperatura varie
uma unidade.
Então, pode-se expressar esta relação por:
Sua unidade usual é cal/°C.
1)Qual a quantidade de calor sensível necessária
para aquecer uma barra de ferro de 2kg de 20°C
para 200°C?
Dado: calor específico do ferro = 0,119cal/g°C
Dados:
m= 2 kg = 2000g c = 0,119cal/g°C
∆T = T –T0 = 200 – 20 =180ºC
Resolução
1) Transforme 105 cal em Joule
2) Transforme 84 J em cal
3)Para derreter uma barra de um material w de 1kg
é necessário aquecê-lo até a temperatura de 1000°C.
Sendo a temperatura do ambiente no momento
analisado 20°C e o calor específico de w é
c=4,3J/kg.°C, qual a quantidade de calor necessária
para derreter a barra?
4)Qual é a quantidade de energia que devemos usar
para aquecer 100 g de água de 15ºC para 45ºC?
calor específico sensível da água = 1,0 cal/gºC
5)Um líquido inicialmente a 20ºC recebeu
8 kcal até atingir 60ºC. Sabendo que a massa do
líquido é de 400 g determine o seu calor específico.
6)Aqueceu-se m g de água de 25ºC para 75ºC. Para
isto, foram gastos 8400 Joules. Qual é o valor de m,
sabendo que o calor específico sensível da água é
de 1,0 cal/gºC?
7)O calor específico de uma substância é 0,5
cal/g.ºC. Se a temperatura de 4 g dessa substância
se eleva de 10 ºC, pode-se afirmar que ela absorveu
uma quantidade de calor, em calorias, de:
8) Cedem-se 684 cal a 0,2kg de ferro que estão a
uma temperatura de 100 ºC. Sabendo que o calor
específico do ferro vale 0,114 cal/g.ºC, concluímos
que a temperatura final do ferro será:
Quantidade de Calor Sensível
Capacidade Térmica
Exercício Resolvido

7. 7
1)É preciso abaixar de 3o
C a temperatura da água do
caldeirão, para que a nossa amiga possa tomar banho
confortavelmente. Para que isso aconteça, quanto calor
deve ser retirado da água? A banheira contém 104
g de
água e o calor específico da água é 1 cal/go
C.
2)O calor específico de certa areia seca vale 0,20
cal/go
C. Com essa informação, determine:
a)o recebimento de calor para que 20g dessa areia
sofram elevação de 10o
C
b)a quantidade de calor liberada ao sofrer abaixamento
de 2o
C em sua temperatura
3)Um corpo de massa 2kg é constituído por uma
substância cujo calor específico vale 0,4 cal/g.o
C.
Determine a quantidade de calor que este corpo deve
receber para aumentar a sua temperatura de 5o
C para
35o
C dando a resposta em quilocalorias.
4)Um bloco cujo calor específico é igual a 0,5 cal/g.o
C e
massa 1 kg sofre uma variação de temperatura de 100K.
Determine a quantidade de calor por ele recebida em
quilocalorias.
5)Um objeto de massa 100g recebe 91 cal de energia e
sua temperatura sobre de 20o
C para 30o
C. Qual o calor
específico da substância que o constitui? Qual é essa
substância?
6)Uma panela de ferro, de massa 1,0 kg, vazia, tem sua
temperatura elevada de 50 o
C quando colocada na chama
de um fogão durante determinado tempo.
a)determine a quantidade de calor absorvida por essa
panela em joules e em calorias.
DADOS : calores específicos
Ferro:cf =460 J/kg.o
C ou cf =0,11 cal/g.o
C ;
7) Um bloco de madeira, de massa 0,40 kg, sofre um
acréscimo de 25 o
C em sua temperatura quando absorve
1800J de calor. Qual o calor específico dessa espécie de
madeira?
8)Um calorímetro sofre uma variação de temperatura de
40K quando absorve a quantidade de calor de 600J.
Determine
a)a capacidade calorífica desse calorímetro;
9)Um corpo absorveu 500cal para aumentar sua
temperatura de 20o
C para 40 o
C. Determine a capacidade
térmica do corpo.
A troca de calor acontece quando dois ou mais corpos
com temperaturas diferentes são colocados em contato
em um mesmo ambiente (sistema isolado) e, depois de
certo tempo, alcançam o equilíbrio térmico.
O sistema isolado referido acima é mais
conhecido como calorímetro. Um sistema fechado que
impossibilita a troca de calor do sistema com o meio.
As trocas de calor acontecem porque o calor é
um tipo de energia que transita entre os corpos,
ocasionando esse movimento, fato que acontece até que
haja o equilíbrio térmico entre ambos. Esse processo
acontece porque os corpos sentem a necessidade de
ceder e receber calor.
Como, ao absorver calor Q>0 e ao transmitir calor Q<0,
a soma de todas as energias térmicas é nula, ou seja:
ΣQ=0
(lê-se que somatório de todas as quantidades de
calor é igual a zero)
Q1+Q2+Q3+...+Qn=0
Sendo que as quantidades de calor podem ser tanto
sensível como latente.
1)Qual a temperatura de equilíbrio entre uma bloco de
alumínio de 200g à 20°C mergulhado em 80g de água à
80°C? Dados calor específico: água=1cal/g°C e
alumínio = 0,219cal/g°C.
Dados:
Alumínio Água
m= 200g m = 80g
c= 0,219cal/g°C. c= 1cal/g°C
T0=20ºC T0= 80ºC
TF = ? TF = ?
Resolução
ΣQ =0
QAl + QA = 0
mAl.cAl.∆T+mA.cA.∆T=0
200.0,219.(TF-20)+80.1.(TF-80) = 0
43,8.TF – 876 + 80.TF -6400 = 0
123,8 TF = 6400 + 876
123,8 TF = 7276
TF = 7276 / 123,8 TF = 58,77ºC
Trocas de Calor
Exercício Resolvido

8. 8
2) Um corpo de massa 200 g a 50o
C, feito de um
material desconhecido, é mergulhado em 50 g de água a
90o
C. O equilíbrio térmico se estabelece a 60o
C. Sendo
1 cal/g. o
C o calor específico da água, e admitindo só
haver trocas de calor entre o corpo e a água, determine o
calor específico do material desconhecido.
3) O alumínio tem calor específico 0,20 cal/g. o
C e a
água 1 cal/g. o
C. Um corpo de alumínio, de massa 10 g
e à temperatura de 80o
C, é colocado em 10 g de água à
temperatura de 20o
C. Considerando que só há trocas de
calor entre o alumínio e a água, determine a temperatura
final de equilíbrio térmico.
4)Uma xícara de massa 50g está a 34ºC. Colocam-se
nela 250g de água a 100ºC. Verifica-se que no equilíbrio
térmico a temperatura é 94ºC. Admitindo que só haja
troca de calor entre a xícara e a água, determinar o calor
específico do material de que a xícara é constituída.
Dado : cagua= 1 cal/gºC
5) Um calorímetro contém 90g de água à temperatura
ambiente de 25ºC. Coloca-se em seu interior um bloco
de ferro de massa 100g e temperatura de 90ºC.
Atingindo o equilíbrio térmico, o termômetro acusa
30ºC. Sabendo que os calores específico da água e do
ferro, respectivamente são: 1 cal/gºC e 0,11cal/gºC,
calcule a capacidade térmica do calorímetro.
1)Um calorímetro de alumínio de 60g contém 40g de um
líquido a 20°C. No vaso é colocado um bloco de cobre
de m=100g a 40°C. Sabendo que a temperatura de
equilíbrio térmico é 25°C, determine o calor específico
do líquido. Dados: cCu=0,094cal/g°C, cAl=0,217cal/g°C.
2)Um vaso termicamente isolado contém 200 g de água
a 20o
C. Uma peça de alumínio de 100g de massa, à
temperatura de 80o
C, foi imersa na água. Calcule a
temperatura de equilíbrio térmico.
3)Um calorímetro ideal, contendo 150 g de água a 10o
C,
adiciona-se 250g de água a 90o
C. Se o calor específico
da água é 1 cal/go
C,
Qual é a temperatura de equilíbrio?
4)Num recipiente de capacidade térmica desprezível,
contendo 500g de água a 20o
C, são colocadas 500g de
ferro a 42o
C. Sendo o calor específico do ferro 0,1
cal/go
C, determine a temperatura final de equilíbrio.
5)Em um compartimento isolado são colocados um
bloco de ferro, de 2 kg a 200 o
C e um bloco de alumínio,
de 4 kg a -25 o
C. Determine a temperatura atingida pelo
sistema no equilíbrio térmico sabendo que eles só
trocam calor entre si.
DADOS : calores específicos
Ferro:cf = 460 J/kg.o
C
Alumínio cAl = 900 J/kg.o
C
6) Em um compartimento isolado são colocados um
bloco de cobre, de massa 500g a 100 o
C, e um bloco de
concreto, de 4 kg a 10 o
C. Determine a temperatura
atingida pelo sistema no equilíbrio térmico sabendo que
eles só trocam calor entre si.
DADOS : calores específicos Cobre:cCu = 130 J/kg.o
C ;
Concreto cconcreto = 840 J/kg.o
C
Anotações

9. 9
No nosso dia-a-dia observamos que o gelo se derrete sob
a ação do calor transformando-se em água. A água ferve
sob calor mais intenso transformando-se em vapor d
água. A água, neste caso, apresenta três estados: sólido,
líquido e gasoso. São também chamado de estados
físicos ou estado de agregação da matéria. Quando se
transformam de um estado para o outro chamamos de
Mudança de Estados Físicos. Cada transformação recebe
um nome.
Fase Sólida
À temperaturas baixas, os átomos se unem firmemente
ligados por uma força elétrica intensa. Mas ainda se
movem. Possuem volumes bem definidos.
Fase Líquida
As partículas estão ligadas, mas não com a mesma
intensidade do que na fase sólida. Possuem volume
definidos, porém terão a forma do recipiente no quais
estiverem.
As partículas não estão tão próximas, mas ainda há
forças entre elas.
Fase Gasosa
Nessa fase, as partículas que compõem o corpo
praticamente não possuem mais nenhuma ligação. As
moléculas estão livres uma das outras de forma a possuir
completa mobilidade. Possuem o volume e forma do
recipiente. Há movimentação (desorganizada) das
moléculas.
Como você sabe, vaporização é o nome que se dá para a
mudança de estado líquido para gasoso.
Essa mudança pode receber, conforme a maneira
segundo a qual ela se processa, três denominações
particulares: evaporação, ebulição e calefação.
Mudança de Estado de
agregação da matéria
Fases da Matéria Mudança de Fase
Vaporização
Evaporação: Ocorre a qualquer
temperatura, sendo uma
mudança lenta e sem formação
de bolhas
Ebulição: Ocorre a uma
temperatura determinada,
com a agitação do líquido e
formação de bolhas
Calefação: Ocorre quando
uma pequena porção líquida
se aproxima de uma
superfície superaquecida

10. 10
Questões do trabalho
1)Como chama-se a forma de vaporização que ocorre a
uma determinada temperatura, com a agitação da massa
líquida e intensa formação de bolhas?
2)Em idênticas condições, a água:
(a)se evapora mais rapidamente em Curitiba do que em
Paranaguá.
(b)Se evapora mais rapidamente em Paranaguá do que
em Curitiba
(c)tem maior ponto de ebulição em Curitiba do que em
Paranaguá
3)Quando se passa álcool no braço, sente-se uma
sensação de frio no local, porque o álcool, ao se
evaporar, absorve o calor da pele.
A)As duas afirmativas são verdadeiras e a segunda é
uma explicação correta da primeira.
B)As duas afirmativas são verdadeiras mas a segunda
não é uma explicação correta da primeira.
C) A primeira é verdadeira e a segunda é falsa.
D)As duas são falsas.
4)Ao soprarmos sobre a superfície de um líquido quente,
este esfria mais rápido. Por que?
É importante saber que existem dois “tipos” de calor.
1. Calor Sensível e
2. Calor Latente
No final das contas o que você precisa lembrar é que
Calor sensível tem a ver com mudanças na
temperatura dos corpos e calor latente com mudanças
de fase (ou estado físico).
Para calor sensível, já estudamos e verificamos que é
preciso ter uma variação na temperatura. Também
precisamos saber a massa e o tipo de material envolvido
no fenômeno.
O calor latente é a quantidade de calor onde não
há mudança na temperatura, ou seja, no momento onde
está havendo a mudança de estado físico da substância
envolvida.
A substância continua a receber a energia
térmica (calor) para a reorganização de suas moléculas.
A temperatura só volta a mudar quando o corpo todo
tiver mudado de fase.
A quantidade de calor necessária para
transformar a fase de um corpo de massa m é dada por:
A constante L é característica da substância e
denominada calor latente.
A transformação de fase inversa requer a mesma
quantidade de calor, porém o sinal será contrário.
Trabalho
Data:___/___/___ valor:____
Relatar em manuscrito informações
sobre as três denominações
particulares da vaporização
E com as informações copiar e
responder as questões.
Critérios de busca
Abordar características importantes de
cada denominação.
Falar sobre os fatores que influenciam a
velocidade de evaporação, e a
influência da pressão na temperatura de
fusão
Quantidade de Calor Latente
LmQ .=
Calor específico Sensível da água
c = 1 cal/gºC
Calor específico Sensível do gelo e
vapor
C = 0,5 cal/gºC
Calor específico latente de fusão da água
L = 80 cal/g
Calor específico latente de vaporização
da água
L = 540 cal/g

11. 11
2)Dado o gráfico de TxQ de uma dada substância,
calcule
Dado m = 10g
)o calor específico da substância na fase sólida;
b)a capacidade térmica de um corpo na fase sólida
c) o calor latente de fusão;
d)o calor específico da substância na fase líquida;
e)a capacidade térmica do corpo na fase líquida;
f) o calor latente de vaporização;
g)o calor específico de vaporização.
3)Têm-se 500g de gelo à -20ºC. Determine a quantidade
de calor que o mesmo deverá receber para transformar-
se em 500g de água líquida a 80ºC.
4)Qual a quantidade de calor necessária para elevar de
-50ºC até -10ºC a temperatura de 20g de gelo?
(Dado: calor específico do gelo = 0,5 cal/gºC)
5) Um bloco de gelo com massa 8 kg está a uma
temperatura de -20o
C, sob pressão normal.
Dados: Lf=80cal/g, LV= 540 cal/g, cgelo=0,5 cal/go
C ,
cágua=1 cal/go
C.
Qual a quantidade de calor necessária para transformar
totalmente esse bloco de gelo em água à temperatura de
30o
C.
1)Determine a quantidade de calor necessária para que
uma amostra de 100g de gelo à –15ºC transforme-se em
água à 25ºC.
2)Um bloco de gelo de massa 600g encontra-se a 0ºC.
Determinar a quantidade de calor que se deve fornecer a
essa massa para que ela se transforme totalmente em
água a 0ºC.
3)Um bloco de alumínio de 500g está a uma temperatura
de 80ºC. Determinar a massa de gelo a 0ºC que é preciso
colocar em contato com o alumínio para se obter um
sistema alumínio-água a 0ºC.
Exercício Resolvido
1)Uma amostra de gelo, de 0,2kg, está à -20ºC à
pressão atmosférica normal.
a) Determine a quantidade de calor necessária
para transformar essa amostra de gelo em vapor a
120ºC
sabendo-se que:
O calor específico do gelo: 0,5cal/gºC
O calor específico da água: 1 cal/gºC
O calor específico do vapor: 0,5cal/gºC
O calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g
O calor latente de vaporização da água: 540cal/g
Resolução
Para transformar a massa de gelo de -20ºC em
vapor a 120ºC, há cinco etapas, para as quais
devemos calcular a quantidade de calor
necessária com a expressão correspondente.
Q1 = m.c.∆T
Q1 =200.0,5.[0-(-20)]
Q1 = 2000 cal
Q2 = m.L
Q2 = 200.80
Q2 = 16000 cal
Q3 = m.c.∆T
Q3 =200.1.[100-0]
Q3 = 20000 cal
Q4 = m.L
Q4 = 200.540
Q4 = 108000 cal
Q5 = m.c.∆T
Q5 =200.0,5.[120-100]
Q5 = 2000 cal
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5
Qtotal = 2000 + 16000 + 20000
+108000+2000
Qtotal = 148000 cal Qtotal = 148 kcal
Lembre-se
1Kcal = 1000cal

12. 12
Dado: calumínio=0,21 cal/gºC Lfusão do gelo= 80 cal/g.
4)
Determine o valor da massa m.
5)
6)
7)O gráfico a seguir representa a temperatura de uma
substância, inicialmente no estado sólido, em função da
quantidade de calor recebida. A massa da substância é
de 50 gramas.
8)Analise a curva de aquecimento referente a 10g de
determinada substância para resolver as questões que
seguem:
a) Determine em cada trecho a quantidade de calor
trocada e indique o tipo de calor associado.
Q1 = 80 cal = quantidade de calor sensível______
Q2 =_________ = quantidade de calor _____________
Q3 = _________ = quantidade de calor _____________
Q4 = _________ = quantidade de calor _____________
Q5 = _________ = quantidade de calor _____________
b)Determine o calor específico c ou o latente L em cada
um dos trechos 1, 2, 3, 4 e 5

13. 13
O calor é uma forma de energia que flui de um
corpo para outro de acordo com suas temperaturas.
A transmissão do calor pode ocorrer através de três
processos: condução, convecção e irradiação.
Condução
A condução como forma de transmissão do calor ocorre
devido ao aumento da vibração das partículas
constituintes de um corpo sem que as mesmas alterem as
suas posições médias.
Convecção
A convecção é o processo no qual há o
movimento das partículas do material consideradas, em
geral, um gás ou um líquido. Por exemplo, quando
aquecemos água em uma panela a parte da água próxima
à superfície em contato com a chama aquece, e passa a
ter uma densidade menor (aumento de volume) e troca
de posição, através das correntes de convecção, com as
mais frias, que estão na parte de cima, e que são mais
densas.
Os ventos são correntes de convecção existentes na
atmosfera.
Aplicações práticas
Devido ao fenômeno de convecções observa-se que:
• Os aquecedores elétricos são colocados no
chão e não junto ao teto;
• Os congeladores das geladeiras mais antigas
eram são situados na parte superior.
• Para se esfriar o chopp de um barril, o gelo é
posto em cima do barril.
Questionário
1)No interior de uma geladeira antiga, formam-se
correntes de convecção. O congelador de uma geladeira
é colocado na parte superior dela para garantir a
formação destas correntes
( )certa ( )errada
2)A convecção se verifica nos líquidos e nos gases,
nunca nos sólidos
( )certa ( )errada
3)Um aquecedor de ambiente deve ficar o mais próximo
possível do teto.
( )certa ( )errada
Irradiação Térmica
A irradiação é um processo no qual o calor se
propaga sem a necessidade de um meio material. Por
exemplo, a principal fonte de calor para a vida no nosso
planeta provém do Sol, a radiação emitida pelo mesmo
se propaga no espaço vazio até nos atingir. Sabemos que
todos os corpos irradiam energia, sendo que esta
depende da temperatura do corpo.
A irradiação consiste na transmissão de calor
através de ondas eletromagnéticas, que pode se propagar
em meios materiais e também no vácuo.
Para entender esse processo, é conveniente saber o que é
um espectro eletromagnético.
Espectro eletromagnético é o conjunto das
radiações dispostas em ordem crescente de freqüências
(ou decrescentes de comprimento de ondas).
Transmissão de Calor
A transferência de calor é feita de molécula a molécula
(ou átomo a átomo), se que haja transporte de matéria de
uma região para outra. È a energia (calor) que se propaga.
Essa forma de transmissão de calor é
característica dos corpos sólidos, embora possa ocorrer
em outros meios.
Uma característica dos materiais é que eles podem ser
maus ou bons condutores de calor, e o que determina essa
característica é o coeficiente de condutibilidade térmica.
Quanto maior for a condutibilidade do material, melhor
condutor será, e vice-versa.
Lembre-se
a condutibilidade térmica caracteriza a maior ou
menor facilidade de transferência de calor, ou
seja, de condução de calor por parte dos
materiais.
Questionário
1) A condução do calor é característica das substâncias
( ) sólidas ( )líquidas ( )gasosas
2)A temperatura média do corpo humano é 365ºC,
enquanto que a ambiente é geralmente inferior.
Consequentemente, há uma contínua transmissão de
calor de nosso corpo para o ambiente.
( )certa ( )errada
3)Nos dias frios, uma ave eriça suas penas de modo a
manter entre elas, camadas de ar, que, quando em
repouso, são um excelente isolante térmico.
( )certa ( )errada
4)Sejam um piso de madeira e um piso de cerâmica. Ao
pisar cada um dos pés em um piso ao mesmo tempo,
verificamos que a cerâmica é mais " fria", isso ocorre
pelo fato da cerâmica estar com temperatura mais baixa
que o piso de madeira.
( )certa ( )errada

14. 14
1)Um grupo de amigos compra barras de gelo para um
churrasco, num dia de calor. Como as barras chegam
com algumas horas de antecedência, alguém sugere que
sejam envolvidas num grosso cobertor para evitar que
derretam demais. Essa sugestão:
a) é absurda, porque o cobertor vai aquecer o gelo,
derretendo-o ainda mais depressa.
b) é absurda, porque o cobertor facilita a troca de calor
entre o ambiente e o gelo, fazendo com que ele derreta
ainda mais depressa.
c) faz sentido, porque o cobertor facilita a troca de calor
entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento.
d) faz sentido, porque o cobertor dificulta a troca de
calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu
derretimento.
2)Num dia de verão ao descongelar o freezer, uma dona
de casa deseja manter os alimentos congelados. Para
isso, é mais conveniente:
a)Deixá-los ao ar livre
b)Envolvê-los em papel alumínio
c)Colocá-los no interior de uma panela escura
d)Envolvê-lo num cobertor de lã
e)Colocá-los dentro de um recipiente com água na
temperatura ambiente.
3)O calor se propaga por convecção no (na):
a)água b)vácuo c)chumbo d)vidro
4)Assinale a(s) proposições verdadeiras
01)Um balde de isopor mantém a cerveja gelada porque
impede a saída do frio
02)A temperatura de uma escova de dente é maior que a
temperatura da água da pia; mergulhando-se a escova na
água, ocorrerá uma transferência de calor da escova para
a água.
5)Com relação à propagação do calor, some a(s)
proposição (ões) correta(s):
01)Numa praça existem bancos de concreto e de
madeira. Ao sentar num banco de concreto tem-se a
sensação de que ele está mais frio, ou mais quente, que o
banco de madeira. Isso se deve ao fato de o concreto
apresentar uma convecção mais acentuada do que a
apresentada pela madeira,
02)Numa geladeira comum, o congelador localiza-se na
parte superior. As indústrias fazem-nas assim,
principalmente, para facilitar a retirada das forminhas de
gelo pelos adultos e para dificultar o acesso ao sorvete
pelas crianças.
04)As prateleiras das geladeiras são feitas de grades de
arame, para facilitar a formação de correntes de
convecção, ou seja, a movimentação do ar quente para
cima e do ar frio para baixo.
08)As cozinheiras preferem utilizar colheres de madeira
e não de metal, para mexer seus guisados. Isto porque a
madeira, sendo má condutora de calor, dificulta o
aquecimento do cabo da colher.
04) Se tivermos a sensação de frio ao tocar um objeto
com a mão, isto significa que esse objeto está a uma
temperatura inferior à nossa
08)Um copo de refrigerante gelado, pousado sobre uma
mesa, num típico dia de verão, recebe calor do meio
ambiente até ser atingido o equilíbrio térmico.
16) O agasalho, que usamos em dias frios para nos
mantermos aquecidos, é um bom condutor de calor.
32)Os esquimós, para se proteger do frio intenso,
constroem abrigos de gelo porque é um isolante térmico.
5)Com relação à propagação do calor, assinale a(s)
proposição (ões) correta(s):
01)Numa praça existem bancos de concreto e de
madeira. Ao sentar num banco de concreto tem-se a
sensação de que ele está mais frio, ou mais quente, que o
banco de madeira. Isso se deve ao fato de o concreto
apresentar uma convecção mais acentuada do que a
apresentada pela madeira,
02)Numa geladeira comum, o congelador localiza-se na
parte superior. As indústrias fazem-nas assim,
principalmente, para facilitar a retirada das forminhas de
gelo pelos adultos e para dificultar o acesso ao sorvete
pelas crianças.
04)As prateleiras das geladeiras são feitas de grades de
arame, para facilitar a formação de correntes de
convecção, ou seja, a movimentação do ar quente para
cima e do ar frio para baixo.
08)As cozinheiras preferem utilizar colheres de madeira
e não de metal, para mexer seus guisados. Isto porque a
madeira, sendo má condutora de calor, dificulta o
aquecimento do cabo da colher.
6)Para que a vida continue existindo no nosso planeta,
necessitamos sempre do calor que emana do Sol.
Sabemos que esse calor está relacionado a reações de
fusão nuclear no interior desta estrela. A transferência de
calor do Sol para nós ocorre através de:
a)convecção b)condução c)irradiação
d)dilatação térmica e)ondas mecânicas

15. 15
7)Sobre a irradiação do calor podemos afirmar que:
a)só ocorre nos sólidos
b)só ocorre nos líquidos
c)só ocorre nos gases sob baixa pressão
d)só ocorre no vácuo
e)não necessita de meio material para ocorrer
8) Caminhando descalço no interior de uma casa, um
observador nota que o piso ladrilhado é mais frio que o
de madeira. Isto se dá principalmente por causa:
a)de efeitos psicológicos
b)da diferença de condutividade térmica
c)da diferença de calores específicos
d)da diferença de temperatura: a madeira é mais quente
que o ladrilho
e)da diferença das capacidades térmicas
9)Um corpo é denominado corpo negro quando a
energia radiante que nele incide é totalmente:
a)refletida b)refratada c)absorvida
d)consumida e)emitida
10)Com relação á transmissão de calor, é correto afirmar
que
01) através dos sólidos, o calor flui por condução
02)o calor não se propaga no vácuo
04)na irradiação, o calor se propaga por ondas
eletromagnéticas.
08)nos gases, o calor se propaga, principalmente, por
convecção.
16) a origem dos ventos naturais se deve à convecção
32) a condutividade térmica de uma substância está
relacionada com a facilidade com que o calor flui através
dela.
11)Analise as proposições apresentadas a seguir
I. O calor do Sol chega até a Terra por irradiação
II. A convecção é um processo de propagação do calor
que ocorre devido à diferença de densidade das
partículas no fluído considerado
III.Uma moeda metálica, bem polia, fica mais quente do
que uma outra idêntica, revestida de tinta negra, quando
ambas são expostas ao Sol, por um tempo suficiente para
absorção do calor
Escolha a alternativa correta:
a)Apenas a proposição III é falsa
b)Todas as proposições são corretas
c)II e III são corretas
d)I e III são corretas
e)Todas são falsas
12)A garrafa térmica é um recipiente que:
a)conserva o calor quente em seu interior
b)só deve ser usada para líquidos com temperatura
acima de 20o
C
c)não deixa o frio entrar em seu interior
d)dificulta a troca de calor com o meio exterior
e)serve somente para colocar café ou chá
13)No verão é mais agradável usar roupas claras do que
roupas escuras. Isso porque:
01) uma roupa de cor branca absorve toda a radiação que
incide sobre ela
02) uma roupa de cor branca reflete a radiação, enquanto
uma roupa de cor escura a absorve
04) uma roupa de cor branca conduz melhor o frio do
que uma roupa de cor escura
08) uma roupa de cor escura é pior condutora do que
uma roupa clara.
14)nas noites de inverno costumamos nos cobrir com
cobertores para não sentir frio. Com relação a esse fato,
é correto afirmar:
01) o cobertor impede a passagem do frio do ambiente
para o nosso corpo
02) o cobertor funciona como isolante térmico entre o
nosso corpo e o ambiente
04)o cobertor dificulta a perda de calor por condução do
nosso corpo para o ambiente.
08) quanto mais grosso for o cobertor, mais calor será
conduzido do nosso corpo para o ambiente.
16)o ar contido entre as malhas do cobertor, por ser um
gás, mau condutor de calor, auxilia no isolamento
térmico entre o nosso corpo e o ambiente
32) o cobertor não influencia em nada a troca de calor
entre o nosso corpo e o ambiente, uma vez que a
irradiação do frio ocorre inclusive no vácuo
Irradiação Térmica e o aquecimento
global
O planeta está em um processo de aquecimento
muito acelerado. Isto por causa da alta concentração
de gases do efeito estufa – dióxido de carbono
(CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O) – que
são provenientes da indústria, automóveis e da
queimada de florestas. A Terra absorve a energia do
Sol, e também irradia energia de volta para o
espaço. No entanto, grande parte desta energia que
vai para o espaço é absorvida pelos gases
causadores do efeito estufa..
Como resultado do aumento da emissão
destes gases, o planeta está aquecendo. As
temperaturas médias globais são as maiores nos
dois últimos séculos, aumentando cerca de 0,74°C
nos últimos 100 anos. Segundo relatório do Painel
Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas
(IPCC), de 2007, poderá ocorrer o acréscimo médio
de 2°C a 5,8°C na temperatura do planeta.

16. 16
O efeito estufa é um fenômeno causado por gases
(principalmente gás carbônico, clorofluorcarboneto,
metano e óxido nitroso) que estão presentes na
atmosfera desde a formação da Terra, há cerca de 4
bilhões de anos. São eles os responsáveis por
absorver a radiação infravermelha vinda da Terra e
permitir que a temperatura na superfície fique na
média de 15 °C.
Sem esses gases, a vida só seria viável para
micróbios em regiões aquecidas por fontes
geotermais
O homem tem, há milênios contribuído para o
super aquecimento. Com o advento da
industrialização ocorreu uma elevação dos níveis de
CO2, na atmosfera que vem se intensificando a cada
dia que passa, provocando um aumento da
temperatura da Terra com alterações climáticas
globais.
O dióxido de carbono é o que mais tem
aumentado dos gases de efeito estufa, porém o
metano é 20 vezes mais efetivo do que o CO2 e o
clorofluorcarbono são 1000 vezes mais efetivos.
Clorofluorocarbonos ou CFCs são produtos
das industrias químicas que nunca existiram na
atmosfera até serem sintetizados há 60 anos.

17. 17
São utilizados em refrigeradores, condicionadores
de ar e spray (aerossóis) e constituem o mais
poderoso gás com efeito estufa: uma molécula de
certo tipo de CFC é responsável pela mesma
contribuição ao efeito estufa de 10 mil moléculas de
CO2.Os CFCs são responsáveis por 20% do
agravamento do efeito estufa.
Dióxido de carbono (CO2) O Carbono da
Terra está armazenado em diferentes reservatórios:
(1) os oceanos, (2) as reservas de combustíveis
fósseis do subsolo e do fundo do mar, (3) o solo, (4)
a atmosfera e (5) a biomassa vegetal .Dióxido de
carbono é o maior contribuidor individual para o
aumento da forçante radioativa dos gases de efeito
estufa.
O CO2 é de
importância crucial
em vários processos
que se desenvolvem
na Terra,
participando, por
exemplo, da
fotossíntese, fonte de
carbono para formação da matéria que compõem as
plantas terrestres e marinhas.Outro processo do qual
o CO2, como vimos, se refere à manutenção do
calor da Terra.
Metano(CH4) é Um contribuinte importante
para o efeito estufa , que é produzido por vários
processos naturais, como a fermentação em
pântanos, e processos movidos pelo homem, como
a queima de biomassa vegetal, o plantio de arroz e a
fermentação no aparelho digestivo do gado. Boa
parte do metano desaparece em reações químicas na
própria atmosfera e uma fração pequena é absorvida
por microorganismos existentes no solo. Assim,
muito das emissões de metano apenas substitui a
fração do metanoatmosférico que foi decomposta.
Mesmo assim, o metano ainda contribui com15%
do agravamento do efeito estufa.
A pecuária, tem sido grande protagonista quando o
assunto é aquecimento global.

18. 18
• Criar uma revistinha impressa sobre o
aquecimento global e Efeito estufa.
Temas a serem abordados na revista
Explicar o que é o aquecimento global e o efeito
estufa.
Abordar sobre a relação entre as queimadas com
o efeito estufa.
Falar sobre o Protocolo de Kyoto, não deixando
de falar sobre qual o objetivo desse tratado.
Os setores abaixo podem contribuir para a
redução da emissão dos gases estufas, insira este
tópico na sua revista.
o Setor industrial
o Setor de transporte
o Setor de energia
o Setor florestal
Registrar formas de contribuição da população
para reduzir a emissão de poluentes.
Falar sobre a preservação da Mata atlântica
Abordar os fenômenos climáticos ocorridos
com o aumento da temperatura da Terra.
Não deixar de citar o marco histórico que
acelerou os problemas de poluição- A
Revolução Industrial.
Falar sobre a camada de Ozônio.
Valor:______________
Data:_______________
Critérios de Avaliação:
Deverá ser entregue na data marcada, por se
tratar de um trabalho em equipe, não serão
aceitos trabalhos atrasados.
Temas deverão ser pesquisados e após
discussão com seus colegas, deverão ser
introduzidos na revista.
Estética da revista será também avaliada.
No interior da revista deverá ter textos,
imagens, charges, passatempos, jogos,
entrevistas, etc. porém sem fugir do tema.
Trabalho em Equipe (máximo 4Trabalho em Equipe (máximo 4Trabalho em Equipe (máximo 4Trabalho em Equipe (máximo 4
alunos)alunos)alunos)alunos)

19. 19
Deverá apresentar sua revista aos colegas da
sala junto ao professor na data determinada.
Observações
Qualquer dúvida procurar o professor responsável
para esclarecimentos.
Por volta de 1840, muitos cientistas
chegaram à conclusão de que o calor não é uma
substância, mas sim uma forma de
energia. Um desses cientistas, chamado
James Prescott Joule, foi mais além:
concluiu que o calor está relacionado à
energia dos átomos e moléculas de uma
substância.
A Teoria Cinética dos Gases é um conjunto
de hipóteses propostas para explicar as
propriedades e as leis dos gases. Essas hipóteses
compõem um modelo para os gases segundo o qual:
Todo gás é constituído de um número
enorme de moléculas que guardam grandes
distâncias entre si.
As dimensões das moléculas são
desprezíveis em relação às distâncias médias
entre elas, ou seja o volume ocupado pelas
moléculas de um gás num recipiente é
praticamente desprezível.
As moléculas movem-se continuamente em
todas as direções, por isso os gases sempre
ocupam todo o volume do recipiente em que
estão contidos.
Entre as moléculas só há interação quando
elas colidem (pressão)
As colisões entre as moléculas de um gás e
entre as moléculas e as paredes do recipiente
são perfeitamente elásticas (velocidade de
afastamento e aproximação são iguais) o que
significa que a energia cinética das
moléculas permanece constante.
Características das substâncias no
estado gasoso
As características mais importantes são: a
compressibilidade e a expansibilidade.
Não tem forma nem volume próprio. Um
gás tem a forma do recipiente onde está contido e o
volume de um gás é o volume do recipiente onde
está contido.
Variáveis de estado de um gás
Volume: Espaço onde as moléculas podem se
movimentar
Pressão: Resulta das colisões das moléculas contra
as paredes do recipiente onde está contido.
Temperatura: É uma medida da agitação
molecular ou térmica das moléculas.
Pressão de um gás
Uma moça com sapato de 'salto agulha' e um homem de
bota caminham lado a lado. Qual causa maior dano onde
pisa?
Acredite ou não, é o
sapato com salto
agulha! Ele pode
arruinar tapetes e
perfurar buracos no
chão. Não, não é
porque a moça aplica
no chão uma força maior que a do homem da bota.
É porque a força que ela aplica está concentrada
numa área bem pequena. Ela produz, com isso, uma
pressão bem alta.
pressão exercida pelas forças nos informa quão
distribuídas ou concentradas elas estão. Para conhecer
o valor de uma pressão, precisamos de duas
informações:
a intensidade da força resultante e
2) a área da superfície na qual as forças agem.
Usamos, então, da expressão:
Comportamento Térmico dosComportamento Térmico dosComportamento Térmico dosComportamento Térmico dos
GasesGasesGasesGases
Chamamos de estado normal de um gás aquele
caracterizado pelos seguintes valores de temperatura
absoluta e da pressão p:
Unidades
Temperatura kelvin (K)
Pressão ( atm / Pa / N/m2
)
Volume m3
Conversão
Tk = Tc + 273
1atm = 105
Pa
1Pa = 1 N/m2
1m3
= 1000L
1L = 1000 cm3
1m3
= 106
cm3
A
F
P =

20. 20
P= (intensidade da força) / (área da superfície)
A pressão é medida em newtons por metro quadrado
(N/m2
) ou pascal (Pa).
I. Transformação Isotérmica– Lei de Boyle– Mariotte
“À temperatura constante, uma determinada massa de
gás ocupa um volume inversamente proporcional à
pressão exercida sobre ele”.
A lei de Boyle-Mariotte pode ser representada por um
gráfico pressão-volume. Neste gráfico, as abscissas
representam a pressão de um gás, e as ordenadas, o
volume ocupado.
A curva obtida é
uma hipérbole,
cuja equação
representativa é PV
= constante.
Portanto, podemos
representar:
II. Transformação Isobárica Lei de Charles/Gay-Lussac
“À pressão constante, o volume ocupado por
uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à
temperatura absoluta.”
As relações entre volume e temperatura podem
ser representadas pelo esquema:
Graficamente, encontramos:
A reta obtida é representada pela equação:
Concluindo, temos
III. Transformação Isocórica ( isométrica,
isovolumétrica) - Lei de Charles/Gay-Lussac
“A volume constante, a pressão exercida por
uma determinada massa fixa de gás é diretamente
proporcional à temperatura absoluta”.
As relações entre pressão e temperatura são
representadas a seguir:
A reta obtida é representada pela equação:
P = (constante) · T ou
Concluindo, temos:
1)A massa de um gás inicialmente ocupava 10l à pressão
de 1 atm. Esta, ao sofrer transformação isotérmica,
passou a ocupar 2l. Qual será a pressão exercida pelo gás
após essa transformação
Transformações Particulares

21. 21
. Dentro de um recipiente fechado existe uma massa de
gás ocupando volume de 20L, à pressão de 0,5atm e a
27ºC. Se o recipiente for aquecido a 127ºC, mantendo-se
o volume constante, qual será a pressão do gás ?
7. Um botijão de gás não pode variar o volume do gás
que se encontra em seu interior. Se este for tirado de um
ambiente arejado, onde a pressão interna é 3 atm e a
temperatura 15°C, e é posto sob o Sol, onde a
temperatura é 35°C. Supondo que o gás seja ideal, qual
será a pressão após a transformação?
8. Um gás de volume 0,5m³ à temperatura de 20ºC é
aquecido até a temperatura de 70ºC. Qual será o volume
ocupado por ele, se esta transformação acontecer sob
pressão constante?
9.Um recipiente indeformável, hermeticamente fechado,
contém 10 litros de um gás perfeito a 30 ºC, suportando
a pressão de 2 atmosferas. A temperatura do gás é
aumentada até atingir 60ºC.
a) Calcule a pressão final do gás.
b) Esboce o gráfico pressão versus temperatura da
transformação descrita.
10. A 27º C, um gás ideal ocupa 500 cm3. Que volume
ocupará a -73º C, sendo a transformação isobárica?
1)Um gás de volume 5L e pressão 2 atm sofreu uma
compressão onde o volume final passou a 2,2 L. Qual é a
pressão final desse gás, sabendo que não houve variação
da temperatura.
2) Certa massa de um gás está submetido a pressão de 4
atm e ocupa um volume de 1,5L. Reduzindo
isotermicamente a pressão para 2,5atm, qual será o
volume ocupado?
3)Certa massa de um gás ocupa o volume de 9L a 270
C e
exerce a pressão de 3atm. Qual será o volume final
ocupado por essa massa para exercer a pressão de 4 atm
a 27o
C?
4) Em um cilindro com êmbolo móvel, matido a 300
C,
há 400 cm3
de gás à pressão de 1,0 atm. Reduzindo a
pressão para 152 mmHg, que volume o gás ocupará em
litros? Dado: 1atm=760mmHg
5)Sem alterar a massa e a temperatura de um gás, deseja-
se que um sistema que ocupa 800ml, a 0,2 atm passe a
ter uma pressão de 0,8 atm. Para isso, o volume do gás
deverá ser reduzido para quantos ml?
6)Um gás ocupa o volume de 500 ml à pressão de 1
atmosfera. Qual é o volume desse gás à pressão de 2
atmosfera, na mesma temperatura?
7)A 27°C determinada massa de um gás ocupa o
volume de 300ml. Calcule o volume que essa massa
ocupará se a temperatura se elevar a 47°C, sem que
haja variação da pressão.
8) Em um recipiente há oxigênio a 0,2 atm e 7ºC. A que
temperatura devemos aquecer esse gás para que sua
pressão aumente para 0,4 atm?
****
Quem quer fazer alguma coisa, acha um
jeito, quem não quer fazer nada arruma uma
desculpa.
Roberto Shinyashiki
****
Trabalho de um gTrabalho de um gTrabalho de um gTrabalho de um gáááás e 1s e 1s e 1s e 1ªªªª Lei daLei daLei daLei da
TermodinTermodinTermodinTermodinââââmicamicamicamica
Trabalho de um
gás
O aquecimento
da Terra, provocado
pela emissão de gases,
sobretudo de países
ricos, está alterando o
ritmo natural de degelo
e das chuvas, de forma a mudar a capacidade das
represas e o fornecimento de energia em determinadas
épocas do ano.
Um gás pode realizar ou receber trabalho por meio da:
expansão quando realizar trabalho sobre o meio
externo
compressão quando recebe o trabalho do meio
externo.
Trabalho com pressão constante
Representação do sistema formado por um gás
aprisionado por êmbolo movimentando-se livremente,
sem atrito.
Ao aquecer o gás,
ocorre aumento na
agitação de suas
moléculas, fazendo
com que o êmbolo
suba, pois a pressão

22. 22
interna e a externa permanecem constantes, mas o
volume é alterado.
Lembre-se que se aumenta a temperatura, as
moléculas se agitam mais e se chocam com mais força
nas paredes do recipiente, tendo então maior pressão,
mas se deixarmos o êmbolo livre, com o aumento da
temperatura o volume também aumenta, e assim as
moléculas não se chocam com maior intensidade de
força, permanecendo com a pressão constante.
Cálculo do trabalho termodinâmico
τ = p .∆V
Pressão constante
Observe que este cálculo é apenas para trabalho
termodinâmico com pressão constante.
Fique atento aos sinais
Expansão do gás Volume
aumenta
∆V (+)
O gás realiza
trabalho sobre o
meio externo
τ (+)
Compressão do gás Volume
diminui
∆V (-)
Trabalho
realizado pelo
meio externo
sobre o gás
τ (-)
1)Um gás está confinado em um recipiente cuja tampa
consiste de um êmbolo móvel em equilíbrio. Sobre o
êmbolo é colocado um bloco que o força para baixo,
comprimindo o gás. Em seguida, o gás é aquecido de
maneira que o êmbolo volta a subir até a altura inicial.
Determine o sinal do trabalho realizado nos dois
processos descritos
2)Em um processo á pressão constante de 2.105
N/m2
,
um gás aumenta seu volume de 8.10-6
m3
para 13.10-6
m3
.
Calcule o trabalho realizado pelo gás.
3)
4)
5) 5)Quando são colocados 12 moles de um gás em um
recipiente com êmbolo que mantém a pressão igual a da
atmosfera, inicialmente ocupando 2m³. Ao empurrar-se
o êmbolo, o volume ocupado passa a ser 1m³.
Considerando a pressão atmosférica igual a
100000N/m², qual é o trabalho realizado sob o gás?
Comente a sua resposta.
6)Numa transformação sob pressão constante de 800
N/m2
, o volume de um gás ideal se altera de 0,020 m3
para 0,060 m3
. Determine o trabalho realizado durante a
expansão do gás.
7)Sob pressão constante de 50 N/m2
, o volume de um
gás varia de 0,07 m3
a 0,09 m3
. O trabalho foi realizado
pelo gás ou sobre o gás pelo meio exterior?
Quanto vale o trabalho realizado?
8)Um gás está contido num cilindro fechado por meio de
um êmbolo, que pode deslizar sem atrito, ocupando um
volume de 0,1m3
. Ao ser aquecido, sob pressão
constante de 500N/m2
, o êmbolo se desloca e o volume
aumenta para 0,3m3
. Calcule o trabalho realizado pelo
gás.
9)Um gás ideal, sob pressão constante de 2.105
N/m2
,
tem seu volume reduzido de 12.10-3
m3
para 8.10-3
m3
.
Determine o trabalho realizado no processo.
Energia Interna do gás (U)
Sabemos que, se a temperatura de um gás aumenta, a
energia cinética desse gás também aumenta, isso explica
pelo fato de temperatura e energia cinética estarem
correlacionadas. Entretanto, se as partículas do gás não
forem monoatômicos, haverá uma interação entre os
átomos desse gás.
Podemos pensar da seguinte maneira: Para um
gás, composto de moléculas com somente um átomo, a
variação de temperatura do gás acarreta um aumento da
variação da energia cinética de translação do átomo.

23. 23
Nesse caso não haverá energia de rotação e vibração
nem energia de interação entre os átomos, pois as
partículas são formadas por um átomo apenas. A
energia interna de um gás, é a soma da energia cinética
(translação, rotação e vibração), e da energia de
interação entre os átomos.
Para gases formados de moléculas com mais de um
átomo, a variação de temperatura provoca, além da
variação da energia cinética ( translação, rotação e
vibração), a variação de energia interna dos átomos.
A energia interna de um gás, é a soma da energia
cinética (translação, rotação e vibração), e da energia de
interação entre os átomos.
O que nos interessa é deixar claro que:
Se a temperatura de um gás aumenta a variação da
energia interna do gás também aumenta, e se a
temperatura do gás diminui a variação da energia interna
diminui proporcionalmente. E se tratar de uma
transformação isotérmica, ou seja, onde a temperatura
não se altera numa transformação, a variação da energia
interna será zero.
1ª Lei da Termodinâmica
Quando um sistema passa por um processo
termodinâmico, sua energia total é composta por duas
partes:
Energia Externa: è a energia trocada pelo sistema com o
meio exterior na forma de calor e trabalho, não fazendo
parte dele.
Energia Interna: é a energia que está no interior do
sistema.
A primeira Lei da Termodinâmica constitui-se no
princípio da conservação da energia. Isso significa que
o valor da energia de um sistema é constante, não
podendo ser criada, nem destruída, apenas
transformada
Consideramos um sistema qualquer formado por um ou
mais corpos. Quando fornecemos ao sistema uma
quantidade de energia (Q) na forma de calor, essa
energia pode ser usada de dois modos:
Uma parte da energia poderá ser usada para o sistema
realizar trabalho τ expandindo-se (τ +) ou contraindo-se
(τ -)
Eventualmente pode acontecer do sistema não alterar seu
volume, assim o trabalho será nulo.
A outra parte da energia será absorvida pelo sistema,
transformando-se em energia interna. Dito de outro
modo: essa outra parte de energia é igual a variação da
energia interna (∆U) do sistema.
Eventualmente pode acontecer
∆U= 0, significa que, nesse caso, todo o calor Q foi
usado para a realização de trabalho.
Assim temos:
Quando usarmos essa expressão, que traduz a Primeira
Lei da termodinâmica: Conservação da Energia
precisamos tomar cuidado com os sinais de Q e τ.
Não esquecer
Como já vimos anteriormente, se o gás se expandir, isto
é, aumentar seu volume, o trabalho será positivo.
Se o gás for comprimido (diminuindo o volume), o
trabalho será negativo,(nesse caso é o meio exterior que
realiza trabalho positivo).
Transformações Gasosas na Primeira Lei da
Termodinâmica
Transformação Isotérmica: Temperatura Constante
Se a temperatura não varia, não há variação da energia
interna.
Portanto:
UQ ∆+= τ 0+= τQ τ=Q
Transformação Isocórica: volume Constante
Se o volume não variação, não terá deslocamento do gás,
então, não haverá realização de trabalho.
Portanto:
UQ ∆+= τ UQ ∆+= 0 UQ ∆=
Transformação Isobárica: pressão Constante
Se a pressão for constante a expressão da primeira lei
não se altera
Portanto:
UQ ∆+= τ onde VPx∆=τ
UQ ∆+=τ

24. 24
Transformação Equação
02) Um sistema termodinâmico sofre um acréscimo em
sua energia interna ∆UI=200J em duas transformações
diferentes.
a)Qual a quantidade de calor envolvida quando o
sistema realiza trabalho de 120J? Ela é absorvida ou
cedida pelo sistema?
b)Se o sistema cede 60J de calor para o ambiente, qual o
trabalho envolvido? Esse trabalho foi realizado pelo
sistema ou sobre ele?
04) Um sistema termodinâmico sofre um acréscimo em
sua energia interna ∆UI=1200J em duas transformações
diferentes.
a)Qual a quantidade de calor envolvida quando o
sistema realiza trabalho de 2000J? Ela é absorvida ou
cedida pelo sistema?
b)Se o sistema cede 600J de calor para o ambiente, qual
o trabalho envolvido? Esse trabalho foi realizado pelo
sistema ou sobre ele?
5)Suponha que um sistema passe de um estado a outro,
trocando energia com sua vizinhança. Calcule a variação
de energia interna nos seguintes casos:
a)O sistema absorve 100 cal de calor e realiza um
trabalho de 200J
b)O sistema absorve 100cal de calor e um trabalho de
200J é realizado sobre ele
c)O sistema libera 100 cal de calor para a vizinhança e
um trabalho de 200J é realizado sobre ele.
6)Um gás, contido em um cilindro provido de um
pistom, expande-se ao ser colocado em contato com uma
fonte de calor. Verifica-se que a energia interna do gás
não varia. O trabalho que o gás realizou é maior, igual
ou menor que o calor que ele absorveu?
7)Um gás é comprimido sob uma pressão constante
igual a
5,0x104
N/m2
, desde um volume inicial Vi=3,0x10-3
m3
até um volume final Vf=1,5x10-3
m3
,
a) Houve trabalho realizado pelo gás ou sobre o gás?
b)Calcule esse trabalho?
8)Um gás é comprimido de modo que o meio externo
realiza sobre o gás um trabalho de 800J. Durante o
processo, o gás perde para o ambiente uma quantidade
de calor de 100J. Calcule a variação de energia interna
do gás.
9)Um gás sofre uma transformação: absorve 50cal de
energia na forma de calor e expande-se realizando um
trabalho de 300J. Considerando 1 cal=4,2J, a variação da
energia interna do gás é, em J de:
10)Enquanto se expande, um gás recebe o calor de 100J
e realiza um trabalho de 70J. Ao final do processo,
podemos afirmar que a energia interna do gás é:
1)Um gás perfeito está contido num cilindro fechado por
meio de um êmbolo móvel. Ao receber 400J na forma de
calor, o gás expande empurrando e realizando trabalho
de 100J. Calcule a variação de energia interna sofrida
pelo gás.
2)Durante uma transformação isotérmica, um gás perde
para o ambiente 200J de calor. Calcule o trabalho
necessário para que essa transformação seja possível.
Explique fisicamente o resultado obtido
3)Um gás, sob pressão constante de 200 N/m2
recebe
1000J de calor e aumenta seu volume de 2m3
para 4 m3
.
Calcule a variação de energia interna do gás.
4)Um gás contido em um recipiente recebe 200J de
energia na forma de calor e 50J na forma de trabalho.
Calcule a variação da energia interna do gás.
5)Um gás, ao se expandir, absorve uma quantidade de
calor igual a 200J. Sabendo que não houve variação a
energia interna, podemos concluir que o gás sofreu que
tipo de transformação e quanto foi trabalho realizado.
6)Um gás, mantido em volume constante, libera 100
calorias de calor para o meio ambiente. Calcule o
trabalho realizado pelo gás.
7)Um sistema passa de um estado A para um estado B
quando sua energia interna tem um acréscimo de 200J.
Se a quantidade e calor recebida pelo sistema foi de

25. 25
500J, qual foi o trabalho realizado, em joules, pelo
sistema?
8)Um sistema absorve 200 cal sob forma de calor ao
mesmo tempo que se expande, realizando um trabalho
de 300J. Qual é a variação da energia interna do
sistema?
9)Um gás submetido a uma pressão constante de 1,0.106
N/m2
, foi fornecida uma quantidade de calor de 10 cal.
Durante esse processo, o volume do gás aumentou em
2cm3
. Determinar, em J, a variação de energia interna do
gás. (1 cal = 4,18 J).
10)Numa transformação isotérmica, 5 mols de um gás
recebem 1000J de calor. Baseando-se nessa informação,
indique as afirmações corretas
01)o gás s contraiu
02)o volume final do gás é maior que o inicial
04)a variação da energia interna do gás vale 1.103
J.
08)A variação da energia interna do gás vale 0J
16)O trabalho realizado vale 1.103
J
11)Assinale o que for correto:
01)A variação da energia interna de um sistema é dada
pela diferença entre o calor trocado com o meio exterior
e o trabalho realizado no processo termodinâmico
02)A energia interna e uma dada massa de um gás
perfeito é função exclusiva de sua temperatura
04)O calor passa espontaneamente de um corpo para
outro de temperatura mais alta
08) Chama-se calor latente de uma mudança de fase a
quantidade de calor que a substância recebe ou cede
quando ocorre uma variação de temperatura
16)Numa expansão isobárica, a quantidade de calor
recebida é maior que o trabalho realizado.
32)Numa transformação isovolumétrica, o trabalho
realizado sobre o sistema é nulo.
64)expandindo-se isotermicamente o gás, o trabalho por
ele realizado é igual ao calor a ele fornecido.
12)Supondo que a máquina térmica receba 400 J de uma
fonte de calor e consiga converter 120J na forma de
trabalho, determine a variação da energia interna sofrida
pelo gás.
13)Enquanto se expande, um gás recebe 100J de calor e
realiza 70J de trabalho. Ao final do processo, qual foi a
variação da energia interna do gás?
14)Transfere-se calor a um sistema, num total de 200
calorias. Verifica-se que o sistema se expande,
realizando um trabalho de 150 joules, e que sua energia
interna aumenta. Calcule, em joules a variação da
energia interna desse sistema.
15)Um sistema termodinâmico, ao passar do estado
inicial para o estado final, tem 200J de trabalho
realizado sobre ele, liberando 70cal. Considerando 1 cal
igual a 4,18J indique os valores correspondentes com os
respectivos sinais para:
Trabalho realizado:
Quantidade de calor:
Variação da energia Interna:
16)Um gás ideal , sob pressão constante de 2.105
N/m2
,
tem seu volume reduzido de 12.10-3
m3
para 8.10-3
m3
.
Determine o trabalho realizado no processo.
17) Num dado processo termodinâmico, certa massa de
um gás recebe 260 joules de calor de uma fonte térmica.
Verifica-se que nesse processo o gás sofre uma
expansão, tendo sido realizado um trabalho de 60 joules.
Determine a variação da energia interna.
18) São fornecidos 14 J para aquecer certa massa de gás
a volume constante. Qual a variação na energia interna
do gás?
19)Um gás, encerrado num recipiente com êmbolo,
perde 100cal para o meio externo. Sabendo-se que sua
energia interna aumentou 20 cal, determine:
a)o trabalho termodinâmico
b)se houve expansão ou compressão:
c)se o gás realiza ou recebe trabalho:
20)Transfere-se calor a um sistema, num total de 1254
joules. Verifica-se que o sistema se expande, realizando
um trabalho de 50 calorias, e que sua energia interna
aumenta. A variação da energia interna desse sistema,
em calorias é: (1cal= 4,18J)
a)1045 b)1304 c)1204 d)250 e)1242
21)Em uma transformação isotérmica, 5 mols de um gás
recebem 1000J de calor. Baseando-se nessa informação,
escreva nos parênteses V ou F, conforme as afirmações
sejam verdadeiras ou falsas, indicando a alternativa
correta., é necessário resolver ou explicar cada uma para
ser validada a resposta.
( )o gás se contraiu
( )o volume final do gás é maior que o inicial.
( )a variação da energia interna do gás vale 1.103
J
( )o trabalho realizado pelo gás vale 1.103
J
22)Quando fornecemos 100J de calor a um gás ideal,
esse realiza trabalho conforme mostra o gráfico. Indo do
estado i ao estado f. Qual a variação da energia interna
do gás para essa transformação?
2ª Lei da Termodinâmica
Com base em nossa experiências cotidianas, sabemos
que, se um objeto de vidro cair no chão, seus pedaços
jamais se reagruparão sozinhos de modo a reconstituir o
objeto original. De maneira espontânea, ou seja, sem
intervenção externa, pedaços quebrados de vidro não se
reagrupam.

26. 26
Da mesma forma, se misturarmos de sucos
diferentes na mesma jarra sabemos que será impossível
eles retornarem à condição inicial sem a ação de algum
agente externo que realize um procedimento para separá-
los.
A segunda lei da Termodinâmica descreve
aquilo que não pode ocorrer de forma espontânea. Em
outras palavras é uma lei limitante. Enquanto a primeira
lei da termodinâmica é regida pelo princípio de
conservação de energia e pode ser aplicada a processos
reversíveis ou não, em qualquer um dos sentidos desses
processos, a segunda lei restringe as ocorrências,
apontando os limites da Natureza.
Vejamos algumas maneiras de enunciar a2ª lei
da Termodinâmica
O fluxo de calor entre dois corpos não ocorre de forma
espontânea daquele que está em temperatura menos para
o que está em temperatura maior, da mesma maneira que
os pedaços de um copo de vidro quebrado não se reúnem
espontaneamente, ou os componentes misturados nos
sucos não se separam sem a intervenção de um agente
externo.
Rudolf Clausius (1822– 1888), professor
Universitário e físico alemão (nascido em uma cidade
hoje pertencente à Polônia), enunciou a segunda Lei da
Termodinâmica de outra maneira, mais voltada aos
funcionamento das máquinas.
William Thompson, mais conhecido como Lord
Kelvin (1824-1907), e Max Planck (1848-1947)
propuseram outro enunciado da 2ª Lei:
Esquema de uma máquina térmica: Qr é o calor recebido da fonte
quente e Qc é o calor que a máquina cede para a fonte fria.
Máquinas térmicas, como as locomotivas a carvão e os
motores de automóveis, são dispositivos que
transformam calor em trabalho mecânico por meio de
ciclos. De acordo com a Segunda lei da Termodinâmica,
não é possível construir máquinas térmicas cujo
rendimento seja 100%
Uma vez que é impossível construir uma máquina
térmica que ao operar em ciclos transforme
integralmente em trabalho todo o calor que fornece,
podemos associar a cada máquina térmica uma grandeza
para medir seu grau de eficiência.
Essa grandeza, denominada rendimento (η),
consiste na razão entre o trabalho mecânico realizado
pela máquina e a quantidade de calor fornecida pela
fonte:
Quanto maior o valor de η mais eficiente é a máquina
térmica, e portanto, menor é a quantidade de calor
dissipado para o ambiente.
A máquina térmica realiza trabalho mecânico a
partir da diferença das quantidades de calor entre a fonte
quente e fria:
τ = QR – QC
Comparando as expressões com aquela que
descreve o rendimento de uma máquina térmica
(em concordância com a segunda Lei da
Termodinâmica), teremos:
RQ
τ
η =
R
CR
Q
QQ −
=η
R
C
R
R
Q
Q
Q
Q
−=η
R
C
Q
Q
−=1η
Essa última expressão indica que o rendimento de
uma máquina é sempre menor que 1, ou seja,
sempre menor que 100%.
Mas qual seria o rendimento máximo de uma
máquina térmica? Como seria a sequência de
transformações para que esse rendimento pudesse
ser atingido? Essas questões nos levam ao estudo do
Ciclo de Carnot.
1)Uma máquina térmica retira 200J de uma fonte quente
e transforma 40J em trabalho mecânico. Calcule o
rendimento da máquina.
2)Enuncie o 2º Princípio da Termodinâmica, de acordo
com:
O calor não passa de forma espontânea de um corpo
de menor temperatura, para outro que esteja em
temperatura mais alta.
É impossível construir um dispositivo que, operando
em ciclos, produza como único efeito a transferência
de calor de um corpo frio para um quente.
É impossível construir uma máquina térmica que, ao
operar em ciclos, transforme integralmente em
trabalho todo o calor que fornece.

27. 27
a) Clausius;
b) Kelvin e Planck
3)Um motor térmico, em cada ciclo, 500J de uma fonte
quente e converte 100J em trabalho útil. Determine o
calor cedido à fonte fria em cada ciclo e o rendimento do
motor.
4)Um motor térmico, em cada ciclo, 500J de uma fonte
quente e converte 100J em trabalho útil. Determine o
calor cedido à fonte fria em cada ciclo e o rendimento do
motor.
5)Qual o trabalho em joule realizado por uma máquina
térmica que recebe 10000cal de uma fonte quente e
rejeita 6000 cal para o ambiente?
a) 1,6.104
b)1,6.105
c)1,4.103
d) 1,4.104
e) 105
6)Uma máquina térmica recebe da fonte quente 150 cal e
transfere para a fonte fria 90 cal. Qual será o rendimento
dessa máquina?
7)uma máquina térmica recebe 5000J de calor a fonte
quente e cede 4000J para a fonte fria a cada ciclo.
Determine o seu rendimento
8)Uma máquina térmica absorve 6000J de calor de uma
fonte quente.
a)Qual seu rendimento se ela cede 4000J à fonte fria a
cada ciclo?
b)Qual a quantidade de calor que ela cede à fonte fria se
seu rendimento è de 10%?
9) Um motor de combustão interna, em cada ciclo de
operação, absorve 80 kcal de calor da fonte quente e
rejeita 60 kcal de calor apara a fonte fria. O rendimento
dessa maquina è:
10) Uma máquina retira de uma fonte quente 450J de
calor e libera para uma fonte fria 130J de calor, qual é o
valor do trabalho mecânico realizado pela máquina.
11)Com relação à 2ª Lei da Termodinâmica, pode-se
afirmar que:
I – O calor de um corpo com temperatura T1 passa para
outro corpo com temperatura T2 se T2 > T1.
II – Uma máquina térmica operando em ciclos pode
retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente
em trabalho.
III – Uma máquina térmica operando em ciclos entre
duas fontes térmicas, uma quente e outra fria, converte
parte do calor retirado da fonte quente em trabalho e o
restante envia para a fonte fria.
Assinale a alternativa que apresenta a(s) afirmativa(s)
correta(s).
a)I b)II c)III d)I e II e)I e III
12)
13)
Ciclo de Carnot
A máquina térmica ideal, com rendimento 100%, era um
objetivo perseguido pelos cientistas até o início do
século XIX.
O engenheiro francês Nicolas Sadi Carnot
estudou minuciosamente o processo de transformação de
calor em trabalho, procurando maior eficiência nas
máquinas térmicas. Ele então propôs uma máquina
teórica que, trabalhando entre duas temperaturas fixas,
uma quente e outra fria, executava uma transformação
cíclica composta de duas transformações isotérmicas e
duas adiabáticas, intercaladas e reversíveis.
Quando um dispositivo opera segundo este ciclo,
dizemos que ele é uma máquina de Carnot.
Então o ciclo de Carnot corresponde ao
rendimento máximo que podemos obter com duas fontes
térmicas. Este teorema é demonstrado a partir da 2ª Lei
da Termodinâmica.
O rendimento de uma máquina de Carnot pode ser
calculado, teoricamente, tendo sido encontrado pelo
seguinte resultado:
Onde T1 e T2 são temperaturas expressas em kelvin.
Se uma máquina térmica de Carnot operasse
entre duas fontes quentes tais que T1=800K e T2=200K,
seu rendimento seria:
800
200
1−=η
= 1-0,25 = 0,75 ou 75%
Qualquer máquina térmica operando entre 800K
e 200K e funcionando com um ciclo diferente deste,
teria rendimento inferior a 75%.
Com este conhecimento você pode entender por
que o zero absoluto representa um limite inferior ara a
temperatura de um corpo. De fato, se um sistema
pudesse atingir esta temperatura, ele poderia ser usado
como fonte
fria de uma máquina de Carnot. Como T2= 0, o
rendimento da maquina seria 1 = 100% o que contraria a
2ª Lei da Termodinâmica. Logo o zero absoluto pode ser
aproximado indefinidamente, mas não pode ser atingido.
Exemplo
Um inventor afirma que inventou uma máquina que
extrai 25x106
cal de uma fonte à temperatura de 400K e
rejeita 10x106
cal para uma fonte a 200K, entregando-
nos um trabalho de 13x106
cal.

28. 28
Você investiria dinheiro na fabricação dessa
máquina?
Vamos analisar
τ = Qr – Qc
τ = 25x106
– 10x106
= 15x106
cal
A máquina não está contrariando a 1ª Lei da
Termodinâmica, pois não realiza mais trabalho que o
calor que absorve. O fato dela nos entregar apenas
13x106
cal, em vez de 15x106
cal, é perfeitamente
razoável, pois 2x106
cal podem representar o trabalho
que a máquina deve realizar contra o atrito. Logo a
máquina é perfeitamente possível, sob o ponto de vista
da 1ª Lei.
Vejamos agora se é compatível com a 2ª Lei da
Termodinâmica. O rendimento da máquina é:
6,0
1025
1010
11 6
6
=−=−=
x
x
Q
Q
r
c
η
ou 60%
Entretanto, agora, se ela é compatível com a máquina de
Carnot, operando entre essas mesmas temperaturas, teria
um rendimento:
Ou 50%
Ora, a suposta máquina tem um rendimento maior que a
máquina de Carnot. Se você acredita nos princípios
básicos da Termodinâmica, não seria capaz de acreditar
no inventor.
1)”Uma máquina térmica opera de acordo com o Ciclo
de Carnot entre as temperaturas de 27ºC e 527ºC
retirando 2x107
J de uma fonte quente padrão”.
a)Qual seu rendimento?
2) Uma máquina à vapor recebe vapor saturado de uma
caldeira à temperatura de 200ºC e descarrega Vapor
expandido à temperatura de 100ºC. Se a máquina
operasse segundo o ciclo de Carnot, qual seria o
rendimento máximo em porcentagem dessa máquina?
3)Sob que condições uma máquina térmica ideal teria
100% de eficiência?
4)Uma máquina que opera em ciclo de Carnot tem a
temperatura de sua fonte quente igual a 330°C e fonte
fria à 10°C. Qual é o rendimento dessa máquina?
5) O esquema a seguir representa trocas de calor e
realização de trabalho em uma máquina térmica. Os
valores de T1 e Q2‚ não foram indicados, mas deverão
ser calculados durante a solução desta questão.
Considerando os dados indicados no esquema, se essa
máquina operasse segundo um ciclo de Carnot,
determine a temperatura T1 da fonte quente, em Kelvins.
6) Um ciclo de Carnot trabalha entre duas fontes
térmicas: uma quente em temperatura de 227°C e uma
fria em temperatura -73°C. O rendimento desta máquina,
em percentual, é de:
a) 10
b) 25
c) 35
d) 50
e) 60
7)Um motor de Carnot cujo reservatório à baixa
temperatura está a 7,0°C apresenta um rendimento
de 30%. A variação de temperatura, em Kelvin, da fonte
quente a fim de aumentarmos seu rendimento para
50%, será de:
a) 400
b) 280
c) 160
d) 560
5,0
400
200
11
1
2
=−=−=
T
T
η