#ConquistaNoEstudo ■ #Dia2Semana10
Ensino Médio ■ 2º. ano
CRONOGRAMA DA SEMANA
CIÊNCIAS HUMANAS E SUAS TECNOLOGIAS
Tema: Sociologia: o conceito de poder e o poder em ação
CIÊNCIAS NATURAIS E SUAS TECNOLOGIAS
Tema: Física: dilatação dos líquidos e calorimetria
MATEMÁTICA E SUAS TECNOLOGIAS
Tema: Matemática e suas tecnologias
LINGUAGENS E SUAS TECNOLOGIAS
Tema: Linguagem do cinema
PRODUÇÃO DE TEXTO:
Dilatação dos líquidos e Calorimetria
Para líquidos, não faz sentido falar em coeficiente de
dilatação linear ou superficial, já que eles não possuem
forma própria. Só existe o coeficiente de dilatação
volumétrica. Quanto ao conceito de calorimetria,
poderemos verificar que, para a mesma variação na
temperatura, os líquidos dilatam bem mais que os sólidos.
Por sua vez, Calorimetria é a parte da física que estuda
os fenômenos relacionados às trocas de energia térmica.
Essa energia em trânsito é chamada de calor e ocorre
devido à diferença de temperatura entre os corpos.
#SeLiga
Vamos estudar um assunto muito importante. Nesta aula, nossos objetivos
estão bem definidos: relacionar a dilatação aparente com a dilatação do
líquido e do recipiente.
a. Classificar qualitativamente a dilatação de sólidos, líquidos e gases;
b. Utilizar a relações entre dilatação do líquido, real e aparente, para
resolver problemas;
c. Identificar situações nas quais se pode observar a dilatação aparente de
um líquido;
d. Descrever o comportamento anômalo da água e identificar sua
importância na manutenção da vida marinha em determinadas regiões;
e. Diferenciar calor de temperatura;
f. Compreender que a condição para existência de calor depende da
diferença de temperatura.
#Conteúdo
Os líquidos, assim como as demais substâncias, se dilatam quando aquecidos. Na maioria das vezes, a dilatação dos líquidos é maior que a dos sólidos. Nos dias quentes, por exemplo, a gasolina pode transbordar do tanque de um carro. Se o sólido com que é feito o carro se dilatasse na mesma taxa, não haveria o transbordamento.
Outro exemplo é o termômetro de mercúrio, cujo tubo é de vidro. A taxa de dilatação do líquido (mercúrio) é maior, pois ele aumenta seu volume mais
rapidamente que o tubo (sólido) que o contém. Por isso é possível fazer medições com o mercúrio, sendo este sensível a variações de temperatura.
Por não ter forma própria, os líquidos necessitam de um recipiente para ter a sua forma definida. O líquido não terá comprimento ou área definidos, apenas o volume. Assim, ao estudar a dilatação dos líquidos, devemos considerar a dilatação volumétrica deste e de seu recipiente, visto que o recipiente também sofre a dilatação.
#Conteúdo
A quantidade de líquido é menor do que a dilatação total (ou real) do líquido. Isso ocorre porque o recipiente (sólido) também dilata, porém, menos do que o próprio líquido. Dessa forma, há um transbordamento.
#Conteúdo
Dessa forma, considere um recipiente totalmente cheio de um líquido, ambos à temperatura T1. Elevando a temperatura do conjunto recipiente e líquido a uma temperatura T2, onde T2 > T1, como o recipiente está totalmente completo do líquido, colocamos ao lado um frasco para que o líquido excedente da dilatação venha a transbordar neste. Veja a figura 1 a seguir, que representa essa situação.
#Conteúdo
O líquido que transbordou no frasco colocado posteriormente representa a dilatação aparente do líquido (ΔVap), pois é aquela que percebemos mais facilmente. Mas como o recipiente maior também se dilatou, então o volume do líquido nele é maior agora do que na situação inicial, sendo o volume da quantidade de líquido que aumentou igual ao volume de aumento do recipiente aquecido.
Portanto, a dilatação real do líquido (ΔVreal), que é aquela que realmente
aconteceu, é a soma da dilatação do frasco (ΔVfrasco) aquecido mais a dilatação aparente (ΔVap):
#Conteúdo
Sabemos que a equação da dilatação volumétrica para os sólidos é usada também para os líquidos, dada por:
ΔV = V0 . γ . ΔT
Aplicando essa equação na dilatação real dos líquidos, obtemos: ΔVreal = ΔVap + Δvfrasco
(V0 . γ real . ΔT) = (V0 . γ ap . ΔT) + (V0 . γ frasco . ΔT) γ real = γ ap + γ frasco
Essa equação permite que o coeficiente de dilatação real possa ser determinado experimentalmente, pois o coeficiente do frasco é de fato conhecido, e o
#Conteúdo
Fazendo γap = γreal – γfrasco podemos concluir:
a) Se
γreal > γfrasco: a dilatação aparente é positiva, o líquido se dilata
mais que o frasco.
b) Se
γreal = γfrasco: a dilatação aparente é nula, o líquido e o frasco se
dilatam igualmente.
c) Se
γreal < γfrasco: a dilatação aparente é negativa, o líquido se dilata
menos que o frasco.
d) Se
γfrasco = 0: a dilatação aparente é igual à dilatação real, o frasco
não se dilata.
#Conteúdo
Veja, na figura
ao lado, que
a parte de
líquido que
transborda do
recipiente não é
o que o líquido
realmente
dilatou.
#Conteúdo
Calorimetria é a área da Física responsável pelo estudo das trocas de
energia térmica em forma de calor que ocorrem entre dois ou mais corpos
e suas vizinhanças. Por meio da Calorimetria, é possível saber qual é a
temperatura de equilíbrio de um sistema de corpos e qual é a quantidade de
energia térmica necessária para que se observem variações de temperatura
ou mudanças de estado físico no sistema.
O que é calor?
Calor é energia térmica em trânsito. Quando dois corpos estão em contato
térmico, ocorre transferência de calor entre eles até que se estabeleça o
equilíbrio térmico. O equilíbrio térmico, por sua vez, é a situação em que os
dois corpos atingem a mesma temperatura. Além disso, o calor sempre flui
do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura.
#Conteúdo
Entendemos por contato térmico qualquer meio existente entre dois
ou mais corpos que permita a transferência de calor entre eles por um
dos seguintes processos: contato, convecção e indução. Quaisquer
transferências de calor entre dois corpos ocorrem segundo um ou mais
desses processos.
#Conteúdo
Concebe-se o calor como processo, ao passo que a temperatura é
uma variável de estado, ou seja, um corpo pode ter temperatura, mas
não pode ter calor.
#Conteúdo A experiência de Joule
demonstra a equivalência
entre calor e trabalho mecânico.
Essa conversão está presente nas embalagens dos alimentos. Uma possibilidade de abordagem é a taxa de metabolismo basal do ser humano, que, para um
homem adulto de 70 kg, é de 2 000 kcal por dia. Essa
quantidade de energia, obtida por meio dos alimentos, é a quantidade mínima de energia (kcal) necessária para se manter as funções vitais do organismo em repouso (McARDLE e col., 1992; BEST & TAYLOR, 1965; MAHAN & STUMP, 2002).
#Conteúdo
Calor sensível: quando um corpo tem a sua temperatura alterada, podendo
também sofrer mudanças em suas dimensões, dizemos que ele recebeu
somente calor sensível. Portanto, o calor do tipo sensível é capaz de variar
a temperatura de um corpo, alterando ou não as suas dimensões, por meio
do processo de dilatação térmica. A fórmula utilizada para calcular o calor
sensível é:
Legenda:
Q – quantidade de calor (J ou cal)
m – massa do corpo (kg ou g)
c – calor específico (J/kg.K ou cal/°C)
ΔT – variação de temperatura (K ou °C)
#FicaaDica
Você sabia que, a partir de temperaturas maiores de 4 °C, a água tem um
comportamento normal, ou seja, quanto mais aquecida, maior será o seu
volume e menor a sua densidade? Por isso, a água mais quente permanece nas
camadas de cima, e a mais fria, nas de baixo. Porém, quando a temperatura
atinge valores abaixo de 4 °C, o comportamento passa a ser anômalo e,
consequentemente, ao resfriar
de 4 °C para 0 °C, o volume
aumenta e a densidade
diminui. Assim, para essa faixa
de temperatura, quanto mais
fria for a água, menos densa
ela será, ficando na parte
de cima do lago, enquanto a
mais quente ficará na parte de
baixo.
#FicaaDica
Vamos ampliar o estudo da Calorimetria?
No
link
abaixo você encontra uma aula no YouTube que explica o conceito
de calor (que é a energia térmica em trânsito) e a equação fundamental da
calorimetria (calor sensível).
#MAONAMASSA
~
Pesquise um fenômeno muito curioso sobre a dilatação da água,
que é a anomalia da dilatação entre as temperaturas 4 °C
e 0 °C. Depois responda: Qual a importância da dessa anomalia
para a vida terrestre?
#IrAlém
Não deixe de assistir a uma boa obra do cinema! Sugerimos o filme Chasing ice, que trata de
uma questão muito importante: James Balog, fotógrafo da revista National Geographic,
passou a maior parte de sua vida sem acreditar no aquecimento global, mas quando é enviado a regiões glaciais, ele encontra provas irrefutáveis da rápida transformação planetária. Surpreso com a paisagem, Balog desenvolve uma
máquina fotográfica específica para as baixas temperaturas, no intuito de registrar da melhor maneira possível a mudança da superfície fria dos polos terrestres.