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#ConquistaNoEstudo #Dia2Semana10. Ensino Médio 2º. ano. Física

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Academic year: 2021

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#ConquistaNoEstudo ■ #Dia2Semana10

Ensino Médio ■ 2º. ano

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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:

(3)

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.

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#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.

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#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.

(6)

#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.

(7)

#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.

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#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):

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#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

(10)

#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.

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(12)

#Conteúdo

Veja, na figura

ao lado, que

a parte de

líquido que

transborda do

recipiente não é

o que o líquido

realmente

dilatou.

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(14)

#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.

(15)

#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.

(16)
(17)

#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.

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#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).

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#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)

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#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.

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#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).

(22)

#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?

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#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.

Referências

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