Trocas de calor 2

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 DIVISÃO DAS NOTAS - 2º BIM
 Atividades 2,0
 Provão Semestral 3,0
 INTERCLASSE/SEPV 2,0 (12 a 17/05)
 PI 1,0
 EACC 2,0 (24, 25 e 26/07)

Trocas de calor (capítulo 8*)
 Temos sensações térmicas diferentes ao tocarmos o
metal e a madeira de uma mesma cadeira!!!
 Eles não estariam em equilíbrio térmico, ou seja,
na mesma temperatura? Por que essas sensações são
diferentes? Por que alguns corpos parecem mais
quentes que outros?
 Num cozido, a chance de você queimar a boca com a
batata é maior do que com a carne. Por quê? Não
estariam ambas à mesma temperatura?
* Coleção Física em Contextos, vol. 2.
Existem substâncias más condutoras de
calor (isolantes) e boas condutoras de calor.

Trocas de calor (continuação)
Aquecendo quantidades diferentes de massas
 2 panelas idênticas, aquecidas em chamas idênticas.
Uma com 1 L (1 kg) de água e a outra com 5 L (5kg).
Em qual delas a água ferverá primeiro?
 Em 5 L de água há muito mais moléculas!
 Em 1 L, com menos moléculas, cada uma delas recebe mais
calor, atingindo maior grau de agitação.
Quanto maior a massa de um corpo, menor
é a variação da temperatura para um
mesmo aquecimento.

Aquecendo substâncias diferentes
 2 panelas idênticas sob chamas idênticas. Uma com 2 L de
água. A outra com 2 L de óleo. Após 3 min. estarão à mesma
temperatura?
NÃO!!!
 A qtde de massa é a mesma, o calor fornecido é o
mesmo, mas as substâncias são diferentes.
As substâncias necessitam de diferentes qtdes de calor
para uma mesma variação de temperatura.

 Exemplo:
cóleo = 0,31 cal/g.ºC
cágua = 1 cal/g .ºC
O calor específico (c) é a quantidade de
calor necessária para aumentar em 1º C a
temperatura de 1 g da substância.
Ele indica como o calor recebido ou fornecido se
converte em vibração molecular.

Descrição matemática da variação da temperatura com
o fornecimento ou a retirada de calor das
substâncias:
Q = m . c . ∆TQuantidade de calor
em calorias (cal)
Massa em gramas (g)
Calor específico em cal/g.ºC
Variação de
temperatura em ºC
Lembrando: CALOR é uma forma de energia ligada à
agitação de moléculas ou átomos que constituem toda
matéria. TEMPERATURA é a medida desta agitação.

Exercícios resolvidos (p. 219)

Exercícios resolvidos
Resolvendo com a fórmula: Q = m . c . ∆ T
c = 0,38 cal/g.ºC
Resolver questões :1 a 6 (p.219); 1 a 6 (p. 225)

Exercícios – p. 219
QUESTÃO 1:
Q (cal) Volume (L)
40000 ___ 0,5
X ___ 2
0,5 X = 40000 . 2
X = 80000
0,5
X = 160000 cal

Questão 2
1º bloco: Q = 48000 cal , ∆T = 35 ºC
2º bloco: Q = 8000 cal, ∆T = 35 ºc
Se o 2º recebe menos calor e alcança a mesma
temperatura, então ele é MENOR.
E, dividindo 48000/8000 = 6. Assim, conclui-se que o
segundo bloco é 6 VEZES MENOR.

QUESTÃO 3:
ÓLEO
Q (cal) T (ºC)
300 ___ 5
X ___ 20
5 X = 300 . 20
X = 6000
5
X = 1200 cal
ÁLCOOL
Q (cal) T (ºC)
600 ___ 5
X ___ 20
5 X = 600 . 20
X = 12000
5
X = 2400 cal

QUESTÃO 4:
Então, o calor específico: c = 0,2 cal/g.ºC
Q (cal) m (g)
90 ___ 450
X ___ 1
450 X = 90 . 1
X = 90
450
X = 0,2 cal

QUESTÃO 5:
c = 0,42 cal/g.ºC
a) b)
Q (cal) m (g)
0,42 ___ 1
X ___ 200
1. X = 0,42 . 200
X = 84
1
X = 84 cal
Q (cal) ∆T (ºC)
84 ___ 1
X ___ 10
1. X = 84. 10
X = 840
1
X = 840 cal

QUESTÃO 6:
a) O corpo A é o melhor condutor de calor, pois, ao receber
a mesma quantidade de calor que B, aumentou mais a sua
temperatura.

QUESTÃO 6:
b) cA = 0,5 cB
Pois, o corpo A teve o
dobro da variação de
temperatura do B.
∆T A = 50 ºC e
∆T B = 25 ºC

Exercícios – p. 224/225
QUESTÃO 1:
Q = m.c. ∆T
a) Q = 1 . 0,31 . 1 Q = 0,31 cal
b) Q = 25 . 0,31 . 1 Q = 7,75 cal
c) Q = 100 . 0,31 . (-20) Q = - 620 cal

QUESTÃO 2: Q = m.c.∆T
Q = 250 . 0,12 . (220-20)
Q = 250 . 0,12 . 200
Q = 6000 cal
c = Q
m. ∆T
c = 30
1 . 600
c = 0,05 cal/g.ºC

∆T = Q
m. c
∆T = 1250
50 . 0,25
∆T = 100 ºC

m = Q
c . ∆T
m = -5000
0,5 . (-35-(-10))
m = -5000
0,5 . (-25)
m = -5000
-12,5
m = 400 g

QUESTÃO 6: Potência = 100 cal/min
Pot = E
∆t
E = Pot . ∆t
E = 100 . 25
E = 2500 cal
Q = m . c . ∆T
m = Q
c. ∆T
m = 2500
0,2 . (90-40)
m = 2500
0,2 . 50
m = 2500
10
m = 250 g

Capacidade Térmica (C): quantidade de calor que um
corpo absorve ou cede para aumentar ou diminuir de 1º C
a sua temperatura.
C = m.c ou C = Q/ ∆T (Unidade de medida: cal/ºC)
Por que muitas pessoas preferem cozinhar em panelas de
ferro ao invés das panelas de alumínio? (Ver “Explorando a
Situação”, p.225)
As panelas de Fe demoram mais para esfriar os alimentos que as de Al.
Calores específicos:
cFe = 0,117 cal/g.ºC e cAl = 0,212 cal/g.ºC
O Fe é quase 3 x mais denso que o alumínio. Então: ∆T = Q
m.c

1- Atividade para entregar dia 23/05,
individual: leitura e interpretação da seção "Por
dentro do conceito”. (P. 229)
2 - Exercícios de 1 a 4 (p.228). Entregar no final
da aula, em dupla.
Obs: vejam, antes, os exercícios resolvidos
na mesma página.

Trocas de calor em sistemas térmicos
Calorímetro: recipiente termica-
mente isolado que permite efetuar
medidas de calorimetria.
Ex.: determinar os calores específicos
das substâncias.
Calorímetro ideal: tem capaci-
dade térmica desprezível; não troca
calor com as substâncias no seu interior (sistema adiabático).
|Qrecebido| = |Qcedido| ou
∑ Q recebido + ∑ Q cedido = 0 (zero)

Exercícios resolvidos p. 231

Exercícios resolvidos p. 231


Atividade, entregar em dupla:
1- Exercícios 1 e 5 (p. 232).
2- Com base nas explicações do livro (p. 247/248)
explique, com suas palavras, e exemplifique as três
formas de condução de calor - condução,
convecção e radiação.

Por que as substâncias mudam de estado? (p.232)
 Em uma cozinha podemos encontrar:
 um freezer a – 15ºC; água fervendo a 100ºC; lâmpada incandescente com
filamento até 3000 ºC; corpo humano a 36,5ºC.
 Se submetermos a água a essas temperaturas:
 a -15 ºC: congelada; a 0 ºC: em fusão; a 35 ºC: líquida;
 a 100 ºC: fervendo; acima desse valor, seria vapor disperso na atmosfera.
 a 3000 ºC as moléculas de hidrogênio e oxigênio estariam dissociadas.
 Já o ferro:
 sólido: até por volta de 1500 ºC.
 fusão: por volta de 1500 ºC; vaporização: por volta de 2800 ºC.

Mudança de estados físicos da matéria

 Temperatura e Pressão influenciam nestas mudanças.
A temperatura faz com que as moléculas se movimentem com
maior ou menor velocidade;
A pressão deixa as moléculas mais próximas ou mais afastadas.
Referência: www.coladaweb.com

O estado sólido
 Partículas muito próximas umas das outras.
 Tem forma própria; o volume é definido.
 Sólidos se transformam em líquidos ou gasosos
quando aquecidos ou quando a pressão é reduzida.
O estado líquido
 Partículas mais afastadas umas das outras do que
no estado sólido. Maior movimento das partículas,
tornando a matéria fluida.
 Não tem forma própria; o volume é constante.

O estado gasoso
 Partículas bem mais afastadas umas das outras;
grande movimentação.
 Não tem forma nem volume definidos.

FUSÃO: passagem do estado sólido para o estado
líquido. A temperatura permanece constante.
(TEMPERATURA DE FUSÃO do gelo: 0ºC, à pressão
de 1 atm)
Ex.: gelo à - 8ºC, receberá calor do ambiente até
chegar à 0ºC. Começará a passar do estado sólido para
o líquido. Tanto o bloco de gelo quanto a água estarão
em 0ºC.
Quando todo o gelo estiver derretido, a temperatura da
água começará a subir, até atingir o equilíbrio térmico
com o meio ambiente.

SOLIDIFICAÇÃO: passagem do estado líquido
para o sólido. A temperatura permanece constante.
(TEMPERATURA DE SOLIDIFICAÇÃO da água:
0ºC, à pressão de 1 atm)
A retirada de calor do corpo líquido, provoca
diminuição na temperatura até o ponto em que os
átomos passam a vibrar segundo uma estrutura
cristalina.

VAPORIZAÇÃO: passagem do estado líquido para o gasoso por
EVAPORAÇÃO ou EBULIÇÃO.
EVAPORAÇÃO: ocorre a qualquer temperatura; processo lento. Ex.
roupas secando nos varais. Moléculas do líquido que escapam da
sua superfície com velocidade que dependente de 3 fatores:
1-quanto maior a temperatura do líquido, maior será a energia das
moléculas que estão próximas à superfície; maior será velocidade
de evaporação.
2-quanto maior for a superfície do líquido em contato com o ar
maior será a velocidade de evaporação. Ex.: líquido em um prato e
em uma garrafa.
3-quanto maior a umidade próxima a superfície do líquido, menor a
velocidade de evaporação; as moléculas que iriam se desprender
encontrarão já o espaço ocupado por outras. Ex: secagem de roupas
em dias úmidos X secos.

EBULIÇÃO: ocorre a uma determinada temperatura,
característica de cada líquido. (TEMPERATURA DE
EBULIÇÃO que permanece constante durante o processo).
Ex: à pressão atmosférica de 1 atm, a água entra em ebulição
à 100ºC e permanece nela enquanto ferve.

CONDENSAÇÃO: É a passagem do estado gasoso para o líquido
que ocorre quando se retira calor de uma substância.
SUBLIMAÇÃO: É a passagem do estado sólido direto para o
estado gasoso, sem passar pelo estado líquido. Ex: naftalina, CO2
sólido, cânfora.
CRISTALIZAÇÃO: É a passagem do estado gasoso direto para o
estado sólido, sem passar pelo estado líquido.
Ex: iodo cristalino aquecido evapora. Se colocado uma superfície
fria logo acima da evaporação o iodo se liga a superfície
formando pequenos cristais (sublimando).

 Atenção: a água tem um comportamento diferente
(anômalo) quando aquecida de 0 a 4ºC; seu volume
diminui nessa faixa de temperatura.
 Após 4ºC ela comporta-se como as demais substâncias,
ou seja, o volume aumenta quando aquecida.
 Lagos congelados: ao atingir 4 ºC, esta porção de água
alcança a sua maior densidade e desce ao fundo do lago. As
camadas superiores, menos densas, continuam sendo
resfriadas até a temperatura de congelamento (0 ºC).
 Isto mantém as espécies marinhas vivas.

Transmissão de calor: passagem da energia térmica (calor) de
um local para outro devido a diferença de temperatura entre os
corpos.
1- Condução: ocorre através das partículas
do corpo (meio material); sem este meio,
não há transmissão de calor por condução.
• na região de maior temperatura, as
partículas estão mais energizadas e
vibram com maior intensidade,
transmitindo energia para as vizinhas,
que, passam a vibrar com intensidade
maior, que passam para as seguintes, e
assim sucessivamente.
Ex.: O calor propaga-se através da parede
do forno de uma pizzaria.

2- Convecção: movimento de massas
de fluidos (líquidos ou gases) de
densidades diferentes; não ocorre no
vácuo.
Ex.: aquecedor elétrico – deve ser
instalado na parte superior ou
inferior de uma sala?
- O ar quente (menos denso) sobe,
enquanto o ar frio (mais denso)
desce.
- Pode ser natural (ex. brisas
marítimas/terrestres); ou forçada
(ex. bombas/ventiladores/geladeira).

3- Radiação: por meio de ondas
eletromagnéticas; ocorre no vácuo
também; a energia radiante propaga-
se até o outro, através do espaço que
os separa.
Ex.: a energia solar , a energia emitida
por uma lareira, por uma lâmpada de
filamento etc.
Ondas de rádio, infravermelha,
ultravioleta, luz visível, raios X, raios
gama, etc., pode converter-se em
energia térmica por absorção.
- Só as radiações infravermelhas são
chamadas de ondas de calor.

Transmissão de calor na garrafa térmica (vaso de Dewar)
Para que serve?
Como é construída?
- As paredes devem ser adiabáticas (sem
trocas de calor com o meio ambiente).
- Para evitar a saída/entrada de calor por
condução, há uma parede dupla de vidro
(péssimo condutor) entre as quais se faz o
vácuo.
- Para evitar a convecção, deve-se manter
sempre bem fechada a tampa da garrafa.
- Para evitar a radiação, as paredes são
espelhadas: os raios infravermelhos
refletem-se no espelho, retornando ao
meio de origem.
Mas não é perfeita! Atinge o equilíbrio
térmico com o meio ambiente.

Se avaliem. Façam as questões no
ENEM pág. 467 a 477.

Máquinas Térmicas (cap. 9, pág.261)
1. Máquinas na História
A necessidade de produção em grande escala gerou novas
formas de trabalho: troca força animal/humana por
máquinas. Desde a Antiguidade; intensificação na Idade
Média; revolução industrial, sec. XVIII, (máquinas a
vapor).

2. Máquinas Térmicas: dispositivos que produzem trabalho a
partir do calor (térmica mecânica). Ex.: motor de
veículos, máquinas a vapor, etc.
- Máquinas a vapor
100 d.C.: eolípia de Heron de Alexandria.
Séc. XVI: máquinas para bombear água.
Séc. XVII: começam ser usadas
com algum sucesso (Thomas Savery;
Thomas Newcomen; James Watt).
Séc. XIX: Sadi Carnot faz o tratamento teórico/científico
(ciclo de Carnot).

 Ciclo nas máquinas a vapor
1.Na caldeira: transformação isobárica (pressão constante); o gás
realiza trabalho.
2. Na turbina: o gás expande de forma adiabática; diminui pressão
e temperatura.
3. No condensador: o vapor é resfriado; transformação isobárica
em que temperatura e volume diminuem.
4. Na bomba: aumenta a temperatura e pressão da água numa
transformação isovolumétrica (volume constante).

 São dispositivos que produzem trabalho a partir do
calor. Ex.: motores de veículos, máquinas a vapor,
 História
 1ª Lei da Termodinâmica
 Rendimento das máquinas
 Ciclo de Carnot
 Mortor 4 tempos
 2ª Lei da Termodinâmica: é impossível que,
espontaneamente, o calor flua de uma fonte fria para
uma fonte quente.

Trocas de calor 2

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