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Termologia. A. Termometria. Conceito de Temperatura. É a medida do estado de agitação das partículas do corpo. Conceito de Calor

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Academic year: 2021

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Termologia

A. Termometria

Conceito de Temperatura

É a medida do estado de agitação das partículas do corpo. Conceito de Calor

Energia térmica em trânsito. Termômetro

São corpos utilizados para determinação de temperatura. Determinação de Temperatura

É feita de maneira indireta, por meio da medida de uma grandeza características do termômetro (grandeza termométrica), que varia com a temperatura.

Escala termométrica

É um conjunto de valores numéricos que pode assumir a temperatura. Primeiro ponto fixo: ponto de fusão de gelo à pressão normal (1 atm) g. Segundo ponto fixo: ponto de vapor à pressão constante (1 atm) . Escalas Usuais Equação Termométrica ura temperat de eescala θ rica termomét randeza g x x x x x θ θυ θ θ g υ g g g       

Relação entre as escalas:

5 273 T 9 32 θ 5 θC F  K 

Escala Absoluta: é toda escala que tem seu inicio (zero) no zero absoluto. Zero Absoluto: é a temperatura na qual a agitação molecular é nula.

(2)

B. Calorimetria

Calor e Equilíbrio Térmico

Quando dois corpos, em temperaturas diferentes, são postos em contato, há passagem de energia térmica dos mais quentes para o mais frio, até que seja atingido o equilíbrio térmico. Nessa situação, os dois têm a mesma temperatura.

Principio Número Zero da Termodinâmica

“Se dois estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre si.”

Igualdade das Quantidades de Calor Trocadas

Se dois ou mais corpos são misturados, constituindo um sistema termicamente isolado, havendo entre eles apenas troca de calor, temos:

 Q

cedida

=  Q

recebida

Classificação do Calor

 Calor Sensível: produz variação de temperatura.

Q = m . c . 

c = calor especifico

C = m.c θ

Q 

 = capacidade térmica (ou calorífica)  Calor Latente: produz mudança de estado.

Q = m . L

L = calor latente de mudança defase

Equivalente em Água de um Sistema (E)

É a massa de água que tem capacidade térmica igual à do sistema.

             C º g cal 1 C θ . E Q E C . m C C HO HO HO HO 2 2 2 2

(3)

C. Mudanças de Estado Nomenclatura

São endotérmicas: fusão e vaporização. São exotérmicas: solidificação e liquefação. Vaporização

evaporação, ebulição e calefação. Liquefação

condensação.

Com relação à figura anterior e o cálculo do calor latente:

Q1 = m . LF e Q2 = m . LV

LF = - LS e LV = - LL

Leis de Mudanças de Estados

 Sob pressão constante, durante a mudança de estado, não variação de temperatura.

 Para uma dada pressão, cada substância tem a sua temperatura de mudança de estado (fusão ou ebulição) bem definida.

 Variando a pressão, a temperatura de mudança de estado também varia. Curvas de Aquecimento ou de Resfriamento

Dão a variação da temperatura de um corpo em função da quantidade de calor recebida ou cedida pelo corpo.

Q1 = m . csol . (F - 1)

Q2 = m . LF

Q3 = m . clíq . (E - F)

Q4 = m . LV

(4)

D. Transmissão de Calor Condução

Processo de transmissão de energia de partícula para partícula, por meio da agitação atômico-molecular.

e ) θ θ ( . A . k t Q 12     e ) θ θ ( . A . k 12  

 Q = quantidade de calor transmitida de região (1) para a região (2).  k = coeficiente de condutividade térmica (depende do material)  A = área

 e = espessura   = temperatura  t = intervalo de tempo

Convecção

Processo de transmissão de energia por meio do movimento de uma massa fluida (líquida ou gases), em razão da diferença de temperatura entre uma região e outra.

Radiação

Processo de transmissão de energia por meio de ondas eletromagnéticas: este é o único processo de transmissão de calor que ocorre no vácuo.

E. Gases Perfeitos

Variáveis de Estado de um Gás

 Volume (V): os gases não têm volume e nem forma próprios. Por definição, volume de um gás é o volume de um recipiente que o contém.

 Pressão (p): a pressão de um gás deve-se aos choques das moléculas contra as paredes do recipiente.  Temperatura (T): mede o estado de agitação das partículas do gás. No estudo dos gases usa-se a

temperatura absoluta em k (kelvin) que é obtida a partir da temperatura em ºC (graus Celsius) por meio da relação:

T = c = 273

(5)

Equação de Clapeyron

É a equação que relaciona entre si as variáveis de estado. P . V = n . T . T

grama

molécula

M

n

M

m

n

m

massa

mols

de

número

R = 0,082 atm . 1/K . mol  2 cal/K . mol (constante universal dos gases perfeitos)

Transformações Gasosas  Transformação qualquer: N = constante  T V . p = constante ou 2 2 2 1 1 1 T V . p T V . p   Transformação Isotérmica (T = constante)

) Mariotte e Boyle de Lei ( te tan cons V . p constante T constante n       

 Transformação Isobárica (p = constante):

) Lussac Gay de Lei ( T . k V constante T constante n        

(6)

) Charles de Lei ( T . k p constante V constante n        Mistura de Gases 3 3 3 3 2 2 2 2 1 1 1 1 T V p n T V p n T V p n F F F F T V p n 3 2 1 F n n n n    3 3 3 2 2 2 1 1 1 F F F T V . p T V . p T V . p T V . p    F. Termodinâmica Trabalho de um Gás (transformação qualquer) N área do diagrama (p x V)     gásrealiza Vaumenta ( > 0)     recebe gás Vdiminui ( < 0)     constante V = 0

(7)

= p (Vƒ– Vi)  = p . V

Transformação Fechada (Cíclica)

ciclo = área interna do ciclo

Sentido horário  realiza ( > 0) Sentido anti-horário  recebe ( < 0) Energia Interna (U)

Regra:

Taumenta  Uaumenta

Tdiminui  Udiminui

Tconst.  Uconst.

Exceção: mudança de estado.

Para gases perfeitos e gases reais monoatômicos:

U = Ectransf. = 2 3

n . R . T

Lei de Joule: “A energia interna de um gás perfeito depende exclusivamente da temperatura.” Propriedade: a energia interna é função de ponto.

Portanto: a variação de energia interna não depende dos estados intermediários.

(8)

Q = + U

Aplicações do Primeiro Princípio  Isométrica: V = constante  = 0  QV = U  Isotérmica: T = constante  U = 0  Q =  Isobárica: P = constante  Adiabática: Q = 0  = - U V aumenta  p, T e U diminuem V diminui  p, T e U aumentam

(9)

Dilatação Linear L = L1 . α .  L2 = L1 (1 + α . ) Representação gráfica de L = f() Q L1 1  L L2 = L1 (1 + α . ) Tg Q N L1 . α Dilatação Superficial A = A1 .  .  A2 = A1 . (1 +  . ) Dilatação Volumétrica V = V1 .  .  V2 = V1 . (1 +  . ) Relação entre ,  e         α 3 γ α 2 β ou 3 γ 2 β 1 α

Dilatação dos Líquidos

L

coeficiente de dilatação do líquido (real);

F

coeficiente de dilatação do frasco;

ap

coeficiente de dilatação aparente do líquido no frasco correspondente (depende do líquido e do frasco).

V

2

V

1

Referências

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