www.professorwagnerabelha.wordpress.com - 1 Aqui se delimita primeiramente o conceito de Termodinâmica.
Em termodinâmica, que é o estudo das leis físicas que regem as trocas de energia, calor e trabalho, existem dois subgrupos de estudos desses fenômenos físicos; a Termologia e Termometria.
A Termologia é parte da física que estuda a temperatura, o calor e suas manifestações na natureza, já a Termometria é a parte da termologia que estuda a temperatura, os termômetros e as escalas termométricas.
Portanto pode –se dizer que uma ciência não só necessita da outra mas também a absorve.
Observe o esquema:
Após entender tais conceitos de organização teórica, é importante compreender o conceito físico de calor e temperatura de forma simples. Em nosso cotidiano usamos a palavra calor e temperatura de maneira equivocada, de algumas formas usamos até mesmo para falar a mesma coisa, porém está errado. Esse conceito será melhor discernido abaixo juntamente com algumas teorias físicas.
Professor Wagner Abelha – Termologia e Termometria
www.professorwagnerabelha.wordpress.com
www.professorwagnerabelha.wordpress.com - 2 Teoria Cinético – molecular
Em 1738, o físico e matemático Daniel Bernoulli, publicou o livro “Hydrodynamica”, que lança base para o entendimento dos líquidos, fluídos e gases. De forma mais geral esta teoria está relacionada com o movimento de seus átomos e em como eles se comportam, quer seja na atração entre as próprias moléculas, no estado sólido por exemplo, seja na força de coesão entre seus átomos, pontos de fusão, ebulição e afins.
Partindo daí segundo a teoria cinético – molecular da matéria, todos os corpos são formados por partículas microscópicas, como moléculas e átomos, em permanente movimento e estas partículas tem energia cinética, de onde a soma da energia cinética média de todas estas partículas é denominada energia térmica, essa energia é medida segundo a grandeza física macroscópica é chamada de temperatura. Portanto temperatura é o estado térmico de um corpo determinado pelo grau de agitação das moléculas, é também a grandeza que as mede. Essa agitação ou movimento é denominada Energia interna do corpo (Ei).
Outro ponto importante é que o nível de agitação das partículas determina o estado físico, em quase todas as vezes da matéria.
OBS.: O nível de energia interna de um corpo depende da velocidade com que as suas partículas
movimentam – se. Se o movimento é rápido por exemplo, o corpo possui um nível de energia alto.
www.professorwagnerabelha.wordpress.com - 3 Sobre a Energia cinética das partículas:
Maior energia cinética das partículas; Maior temperatura Menor energia cinética das partículas: Menor temperatura Termometria
É parte da termologia que estuda a temperatura e as escalas termométricas. Atribui – se ao grande físico italiano Galileu Galilei a construção do primeiro termômetro no século XVI, chamado de termoscópio, era um instrumento constituído de um bulbo de vidro prolongado por um tubo em um recipiente líquido para medir o mais próximo possível a temperatura ambiente.
Hoje são utilizados três escalas, sendo duas em nosso cotidiano e uma industrial. São elas: - Celsius
- Fahrenheit - Kelvin
Escala Celcius (c°)
Proposta pelo físico sueco Anders Celsius em 1742, esta escala foi dividida em 100 partes iguais. Tomando como ponto de ebulição 100°C e fusão 0°C.
Escala Fahrenheit (F°)
Foi proposta pelo físico alemão Daniel Fahrenheit, Adotando 180 partes, tendo o ponto de ebulição 212°F e fusão 32°F.
Escala Kelvin e o porquê do zero absoluto
Proposta pelo cientista William Thompson, conhecido pelo seu estudo em gases, recebe título nobre, batizado de Lorde Kelvin. Esta escala foi construída após a prova da teoria cinético – molecular, por isso seus valores fixos são exatamente 273,15 K e 373,15 K respectivamente, correspondendo ao menor e maior grau de agitação das moléculas.
www.professorwagnerabelha.wordpress.com - 4 A unidade Kelvin foi introduzida em 1954, na 10ª conferência geral de pesos e medidas, e era chamada de “graus Kelvin (°K) ” porém em 1967, o SI (Sistema Internacional de Unidades) adotou a unidade Kelvin como uma das sete unidades componentes da base do SI, fazendo assim com que o uso de “grau” fosse abolido, porque não se tratava mais de uma escala termométrica e sim de uma unidade de medida referente à energia cinética interna de um corpo.
Fórmula geral simples e representação
As escalas tem algumas divisões diferentes em partes, para isso observe a imagem:
www.professorwagnerabelha.wordpress.com - 5 Termologia
Como explicitado acima nas divisões de termodinâmica, alguns conceitos termológicos já foram explicados. Como grande divisor de ideias a termologia tem como característica especial a diferenciação de temperatura e calor, tomando como objeto de estudo a calorimetria.
Temperatura: É uma grandeza física que mede o estado de agitação das partículas de um corpo, caracterizando seu estado térmico.
Calor: É a energia térmica em trânsito, entre dois corpos ou sistemas, decorrentes da existência de uma diferença de temperaturas entre eles.
Obs.: Todos esses conceitos são exemplificados pelas marcações das escalas termométricas.
Calorimetria
É parte da ciência físico – química que estuda a medição da quantidade de calor cedido ou fornecido em um de seus processos, sejam eles físicos ou químicos. Para tal entendimento mais exato e aprofundado é necessário que seja aplicada uma lei expressa a partir da equação fundamental da calorimetria.
Equação fundamental da calorimetria
Tem –se que a fórmula para determinar a quantidade exata de calor dos corpos é dada por: Onde, Q = quantidade de calor m = massa C = calor específico ∆t = variação de temperatura
www.professorwagnerabelha.wordpress.com - 6 A unidade da medição da quantidade de calor (Q) é Caloria (Cal), que é a quantidade de calor necessária para variar de grau de temperatura a uma unidade de massa, sendo ela um grama de água. Essa nomeação também é chamada de Calor específico.
Outra unidade é o Joule (J), onde: 1 Cal = 4,186 J e 1 Kcal = 1000 Cal = 4,186 KJ
Daí separa – se as classificações de calor:
Calor Sensível: É a quantidade de calor Cedido ou absorvido durante a variação de temperatura. (∆t)
Calor Latente: É a quantidade de calor cedido ou absorvido durante a mudança de estado físico. (∆e)
Sendo assim tem –se o calor específico (c) das substâncias mais utilizadas como exemplo:
Substância Calor específico
Água C = 1,00 Cal/g °C
Alumínio C = 0,20 Cal/g °C
Ferro C = 0,11 Cal/g °C
Exercícios:
1. A embalagem de um alimento importado dos EUA, contém a seguinte instrução: “Conservar à temperatura mínima de 23°F e máxima de 50°F”. Descubra se esse alimento deve ser conservado na geladeira ou fora dela. Justifique sua resposta. 2. Em uma prova, foi proposto o seguinte desafio: “será que existe uma medida de temperatura na qual se leia o mesmo valor em ambas as escalas, Celsius e Fahrenheit?” Descubra a resposta em graus.
3. Um astrônomo analisava efeitos no espaço, até se deparar com um buraco negro. Após medições e estudos chegou a conclusão de que este corpo tinha a temperatura de 25 K. Qual a temperatura do buraco negro na escala celsius?
1 grama de água precisa de 1 Cal para elevar sua temperatura em
www.professorwagnerabelha.wordpress.com - 7 4. Em um caldeirão de uma fábrica, foi medida a temperatura de 197°F. Qual seria o
valor dessa medição em Kelvin?
5. Um bloco de 300 g de alumínio foi de 20°C para 30°C. qual foi o calor fornecido ao alumínio?
6. Uma panela foi colocada no fogo com 500 g de água. Sabendo que a temperatura da água subiu de 15°C para 80°C, determine a quantidade de calor fornecida. 7. Qual é quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 200 g de cobre, de 10°C a 80°? Considere o calor específico do cobre igual a 0,093 Cal/ g°C. 8. De acordo com os conceitos de termologia e calorimetria estudados, temos que
a quantidade de calor cedido ou absorvido durante a variação de temperatura é chamado de:
