O documento discute conceitos de calorimetria, estados da matéria e diagramas de fase. Apresenta um breve histórico do conceito de calor, unidades de calor, efeitos térmicos, equações da calorimetria e estados clássicos e modernos da matéria. Explica conceitos como plasma, condensados de Bose-Einstein e Fermiônicos. Por fim, aborda diagramas de fase e suas variações com pressão.

1. CalorimetriaCalorimetria
Estados da MatériaEstados da Matéria
Diagramas de faseDiagramas de fase

2. CalorimetriaCalorimetria
Estados da MatériaEstados da Matéria
Diagramas de faseDiagramas de fase
by Prof. Jair LPby Prof. Jair LP

3. CalorimetriaCalorimetria
Estados da MatériaEstados da Matéria
Diagramas de faseDiagramas de fase
by Prof. Jair LPby Prof. Jair LP
SoundtrackSoundtrack
Surface To Air – Chemical Brothers (2005)Surface To Air – Chemical Brothers (2005)
In for the kill – La Roux (2009)In for the kill – La Roux (2009)

4. CalorimetriaCalorimetria

5. Calor – breve resumo históricoCalor – breve resumo histórico
• Até o final do século XVIII, os cientistasAté o final do século XVIII, os cientistas
acreditavam que o calor era uma espécie de fluidoacreditavam que o calor era uma espécie de fluido
sem massa e invisível que aquecia ou resfriava ossem massa e invisível que aquecia ou resfriava os
corpos.corpos.
• Deram a essa substância o nome deDeram a essa substância o nome de calóricocalórico..
• A teoria do calórico explicava quase todos osA teoria do calórico explicava quase todos os
fenômenos térmicos.fenômenos térmicos.

6. Calor – breve resumo históricoCalor – breve resumo histórico
• Em 1798, o Conde Rumford observou que o atritoEm 1798, o Conde Rumford observou que o atrito
aquecia os metais e depois o calor se conservavaaquecia os metais e depois o calor se conservava
por algum tempo nas peças atritadas. Logo, o calorpor algum tempo nas peças atritadas. Logo, o calor
seria uma forma de energia obtida pelo trabalhoseria uma forma de energia obtida pelo trabalho
mecânico.mecânico.
• Já Juchg Heghref concluiu que essa teoria poderiaJá Juchg Heghref concluiu que essa teoria poderia
ser demonstrada esfregando-se dois blocos de geloser demonstrada esfregando-se dois blocos de gelo
que se derreteriam pelo atrito, sem possuirque se derreteriam pelo atrito, sem possuir
diferentes calóricos. Assim se produzia calor dodiferentes calóricos. Assim se produzia calor do
nadanada..

7. Calor – breve resumo históricoCalor – breve resumo histórico
• Helmholtz, em 1853, estabeleceu aHelmholtz, em 1853, estabeleceu a
definição de calor como uma forma dedefinição de calor como uma forma de
energia mecânica (transmissão de agitaçãoenergia mecânica (transmissão de agitação
molecular).molecular).
• O conceito de calor foi refinado porO conceito de calor foi refinado por
Maxwell (previsão da existência de ondasMaxwell (previsão da existência de ondas
eletromagnéticas).eletromagnéticas).

8. Equivalente mecânico do calorEquivalente mecânico do calor
• Experiência de JouleExperiência de Joule

9. Equivalente mecânico do calorEquivalente mecânico do calor

10. Unidades do calorUnidades do calor
• Caloria (cal)Caloria (cal)
• Joule (J)Joule (J)
• 1 caloria = 4,18 joule1 caloria = 4,18 joule

11. Algumas relações de energiaAlgumas relações de energia

12. Tabela de gasto calórico do ato sexualTabela de gasto calórico do ato sexual
• Carícias (10 minutos) - 25 kcalCarícias (10 minutos) - 25 kcal
• Beijos ardentes (10 minutos) - 25 kcalBeijos ardentes (10 minutos) - 25 kcal
• Tirar a roupa rapidamente - 25 kcalTirar a roupa rapidamente - 25 kcal
• Colocar preservativo - 5 kcalColocar preservativo - 5 kcal
• Fazer amor em pé (10 min) - 60 kcalFazer amor em pé (10 min) - 60 kcal
• Fazer amor na cama (20 min) - 65 kcalFazer amor na cama (20 min) - 65 kcal
• Ter um orgasmo - 90 kcalTer um orgasmo - 90 kcal
(Fonte: BBC News)(Fonte: BBC News)

13. Efeitos do calorEfeitos do calor
• Variação da temperatura do corpo (CalorVariação da temperatura do corpo (Calor
Sensível)Sensível)
• Mudança de estado (Calor Latente)Mudança de estado (Calor Latente)
• Realização de trabalho mecânicoRealização de trabalho mecânico

14. Curvas de aquecimentoCurvas de aquecimento

15. Equações da calorimetriaEquações da calorimetria
Calor sensívelCalor sensível
Q = m.c.Q = m.c.ΔΔTT
Calor latenteCalor latente
Q = m.LQ = m.L
c = calor específico sensível (cal/gºC ou J/kg.K)c = calor específico sensível (cal/gºC ou J/kg.K)
L = calor específico latente (cal/g ou J/kg)L = calor específico latente (cal/g ou J/kg)

16. Calor específico sensívelCalor específico sensível

17. Calor específico latente - fusãoCalor específico latente - fusão

18. Calor específico latente - vaporizaçãoCalor específico latente - vaporização

19. Capacidade térmicaCapacidade térmica
• Conceito originário da idéia do calórico.Conceito originário da idéia do calórico.
• Modernamente, equivale à capacidade de reterModernamente, equivale à capacidade de reter
energia térmica.energia térmica.
• Calculada porCalculada por C = m.cC = m.c
• Numericamente (em cal/g), equivale aoNumericamente (em cal/g), equivale ao
equivalente em águaequivalente em água do corpo (em gramas).do corpo (em gramas).

20. Estados da matériaEstados da matéria

21. Estados “clássicos” da matériaEstados “clássicos” da matéria
• Sólido, Líquido e GasosoSólido, Líquido e Gasoso

22. Estados “clássicos” da matériaEstados “clássicos” da matéria
• Sólido, Líquido e GasosoSólido, Líquido e Gasoso

23. Sólido, Líquido e GásSólido, Líquido e Gás

24. Mudanças de estadoMudanças de estado

25. Mudanças de estadoMudanças de estado

26. Estados “modernos” da matériaEstados “modernos” da matéria
• PlasmaPlasma
• Condensado de Bose-EinsteinCondensado de Bose-Einstein
• Condensado FermiônicoCondensado Fermiônico

27. PlasmaPlasma

28. Plasma - definiçãoPlasma - definição
• Simplificadamente, um plasma é um gás ionizadoSimplificadamente, um plasma é um gás ionizado
e superaquecido.e superaquecido.
• Existem elétrons livres que circulam entre osExistem elétrons livres que circulam entre os
átomos, íons e moléculas. Essa pequena diferençaátomos, íons e moléculas. Essa pequena diferença
de carga torna o plasma eletricamente condutível,de carga torna o plasma eletricamente condutível,
fazendo com que ele tenha uma forte resposta afazendo com que ele tenha uma forte resposta a
campos eletromagnéticos.campos eletromagnéticos.

29. TV de plasma (visão interna)TV de plasma (visão interna)

30. TV de plasma (visão interna)TV de plasma (visão interna)

31. Condensado de Bose-EinsteinCondensado de Bose-Einstein
• Possui características do estado sólido e do estadoPossui características do estado sólido e do estado
líquido.líquido.
• ApresentaApresenta supercondutividadesupercondutividade (resistência(resistência
elétrica nula) eelétrica nula) e superfluidezsuperfluidez (viscosidade nula).(viscosidade nula).
• É encontrado apenas em temperaturasÉ encontrado apenas em temperaturas
extremamente baixas (próximas ao zero absoluto),extremamente baixas (próximas ao zero absoluto),
o que faz com que suas moléculas entrem emo que faz com que suas moléculas entrem em
colapso.colapso.

32. Condensado de Bose-EinsteinCondensado de Bose-Einstein

33. Condensado FermiônicoCondensado Fermiônico
• Ocorre em condições semelhantes às doOcorre em condições semelhantes às do
condensado de Bose-Einstein, mas ocorre paracondensado de Bose-Einstein, mas ocorre para
férmionsférmions (elétrons, prótons, nêutrons) ao invés de(elétrons, prótons, nêutrons) ao invés de
átomos.átomos.
• Os condensados fermiônicos são formados atravésOs condensados fermiônicos são formados através
do resfriamentos da matéria, produzindo umado resfriamentos da matéria, produzindo uma
únicaúnica superpartículasuperpartícula..

34. Estados excêntricos da matériaEstados excêntricos da matéria
• Fluidos supercríticosFluidos supercríticos
• ColóideColóide
• SuperfluidoSuperfluido
• SupersólidoSupersólido
• Matéria degeneradaMatéria degenerada
• NeutrônioNeutrônio
• Matéria fortemente simétricaMatéria fortemente simétrica
• Matéria debilmente simétricaMatéria debilmente simétrica
• Condensado fermiônicoCondensado fermiônico
• Plasma de quarks-glúonsPlasma de quarks-glúons
• Matéria estranha ou matéria de quarkMatéria estranha ou matéria de quark
• Superfluido de polaritonsSuperfluido de polaritons

35. Diagramas de faseDiagramas de fase

36. Diagrama de fase típicoDiagrama de fase típico

37. Diferença entre gás e vaporDiferença entre gás e vapor
• Um vapor pode ser liquefeito se forUm vapor pode ser liquefeito se for
submetido a uma compressão isotérmica.submetido a uma compressão isotérmica.
• Um gás não: ele só pode ser liquefeito seUm gás não: ele só pode ser liquefeito se
for resfriado.for resfriado.

38. Diagrama de fase simplificado – CODiagrama de fase simplificado – CO22
• A maioria das substâncias apresenta um diagrama semelhante a esse.A maioria das substâncias apresenta um diagrama semelhante a esse.

39. Diagrama de faseDiagrama de fase menosmenos simplificado – COsimplificado – CO22

40. Diagrama de fase – Água (baixa pressão)Diagrama de fase – Água (baixa pressão)
• Antimônio e bismuto apresentam diagramas semelhantes a esse.Antimônio e bismuto apresentam diagramas semelhantes a esse.

41. Pressão: ponto de fusão da águaPressão: ponto de fusão da água
• Aumentos de pressão DIMINUEM o pontoAumentos de pressão DIMINUEM o ponto
de fusão da água.de fusão da água.
• Ou seja, aplicando suficiente pressão sobreOu seja, aplicando suficiente pressão sobre
o gelo, é possível derretê-lo emo gelo, é possível derretê-lo em
temperaturas inferiores a 0 ºC.temperaturas inferiores a 0 ºC.

42. Patinação no geloPatinação no gelo

43. Patinação no geloPatinação no gelo

44. Experiência de Tyndall - regeloExperiência de Tyndall - regelo

45. Pressão: ponto de ebulição da águaPressão: ponto de ebulição da água
• Aumentos de pressão AUMENTAM oAumentos de pressão AUMENTAM o
ponto de fusão da água.ponto de fusão da água.
• Ou seja, aplicando suficiente pressão, éOu seja, aplicando suficiente pressão, é
possível a água se manter líquida empossível a água se manter líquida em
temperaturas acima de 100 ºC.temperaturas acima de 100 ºC.

46. Panela de pressãoPanela de pressão

47. Panela de pressão – o filmePanela de pressão – o filme

48. Diagrama de fase – Água (alta pressão)Diagrama de fase – Água (alta pressão)

49. Diagrama de fase mais complexo - HélioDiagrama de fase mais complexo - Hélio

50. The EndThe End

51. Slideshow by Prof. Jair LP (2009)Slideshow by Prof. Jair LP (2009)