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CURSO: Engenharia Civil

DISCIPLINA: Tópicos de Física Geral e Experimental

PROFº: MSc. Demetrius Leão

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Palavra-chave no Google:

“A Física tá complicada?”

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O QUE É TEMPERATURA?

• Fisicamente, temperatura é o grau

de agitação médio das partículas que

constituem um corpo.

• Mesmo no estado sólido, as partículas

possuem movimento vibratório.

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CALOR

• Calor é energia! Existindodois corpos comtemperaturas diferentes, ocalor fluirá espontaneamentedo corpo de maior para o demenor temperatura. Ou seja,o calor é energia térmica emtrânsito. Atingido o equilíbriotérmico entre os corpos, ofluxo de calor termina.

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As ideias de quente e frio se referem a sensações (sem significado físico) e, portanto, são imprecisas para definição

de temperatura.5

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FÍSICA TÉRMICA

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Dilatação dos Gases

Dilatação dos Sólidos

Mudanças de Fases

Transmissão de calor

Leis da Termodinâmica

CONTRAÇÃO/DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS

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• Dilatação ocorre quando aumentamos a temperatura deum corpo.

• Este movimento é causado pela agitação molecular, aspartículas se agitam buscando mais espaços.

• Quando temos substâncias em um determinado estado damatéria e ao aquecermos este corpo as moléculas seagitam modificando assim seu lugar no espaço sem aruptura de suas ligações.

• Caso haja ruptura a matéria muda de estado.

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• DILATAÇÃO LINEAR: Considera avariação de tamanho só nocomprimento.

• DILATAÇÃO SUPERFICIAL:Considera a variação de tamanhono comprimento e na largura.

• DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA:Considera a variação de tamanhono comprimento, largura e altura.

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• Em dias quentes, os trilhos das ferrovias tendem a se dilatar, podendo encurvar.

• Deixar espaços entre as barras dos trilhos para permitir sua expansão.

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• Com as altas temperaturas, as pontes e os viadutos se dilatam.

• Em dias frios, os cabos telefônicos se contraem e podem se romper.

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MUDANÇAS DE FASE

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FUSÃO E SOLIDIFICAÇÃO

• A uma dada pressão, a temperatura na qual ocorre a fusão é bem determinada para cada substância.

• O calor necessário para uma substância de fundir completamente é característico de cada substância e é denominado calor latente de fusão. (Q=m.Lf)

• Durante a fusão, a temperatura do sólido permanece constante.

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VAPORIZAÇÃO E CONDENSAÇÃO

• EVAPORAÇÃO – quando a passagem se faz lentamente.

• EBULIÇÃO – quando a passagem se faz rapidamente.

• CALEFAÇÃO – quando a passagem é instantânea.

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LEIS DA VAPORIZAÇÃO

• A uma dada pressão, a temperatura na qual ocorre a ebulição é bem determinada para cada substância.

• O calor necessário para uma substância vaporizar completamente é característico de cada substância e é denominado calor latente de vaporização (Q=m.Lv).

• Durante a ebulição, a temperatura do sólido permanece constante.

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INFLUÊNCIA DA PRESSÃO NA EBULIÇÃO

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SUBLIMAÇÃO

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FORMAS DE TRANSMISSÃO DE

CALOR

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Sua mãe está preparando um delicioso almoço. Em determinado momento, ao mexer a panela do feijão, ela esquece a colher de

alumínio dentro da panela. Instantes depois, você, sem perceber o fato, pega a colher pelo cabo. Qual a sua reação?

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A essa forma de transmissão de

calor, damos o nome de CONDUÇÃO

• A transmissão do calor é feita molécula a molécula(depende necessariamente de um meio material), docorpo de maior para o de menor temperatura.

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Os metais são bons condutores de calor e eletricidade. Contudo, alguns metais são melhores

que outros para conduzir calor. Em outras palavras, quanto maior a sua condutividade

térmica, mais facilmente o material conduz calor.

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Por que os aparelhos de ar condicionado

ficam instalados na parte superior da parede?

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A essa forma de propagação de

CONVECÇÃO

A essa forma de propagação de

calor damos o nome de

CONVECÇÃO• O ar frio, por ser mais

denso, tende a ficarembaixo do ar quente(menos denso). Essefluxo do ar permiteque tanto umageladeira como a dafigura como umambiente com arcondicionado fiquemuniformementeresfriados.

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Algumas observações:

• O processo de transmissão de calor por conduçãoocorre predominantemente nos sólidos.

• O processo de transmissão de calor por convecçãoocorre predominantemente nos líquidos e gases.

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E como o calor proveniente do

Sol chega até nós?

E como o calor proveniente do

Sol chega até nós?

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• O calor pode se propagarpor meio de radiaçãoeletromagnética (ondasinfravermelhas). Qualquercorpo emite radiação nessecomprimento de onda equanto maior atemperatura do objeto,mais radiaçãoinfravermelha (calor) eleemite.

A essa forma de propagação de

IRRADIAÇÃO

A essa forma de propagação de

calor damos o nome de

IRRADIAÇÃO

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LEIS DA TERMODINÂMICA

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• LEI ZERO DA TERMODINÂMICA – Equilíbriotérmico.

• 1ª LEI DA TERMODINÂMICA – Conservaçãode Energia.

• 2ª LEI DA TERMODINÂMICA – Rendimentode motores à combustão.

• 3ª LEI DA TERMODINÂMICA –Impossibilidade de alcance o “zeroabsoluto”.

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• Uma máquina térmica recebe calor de umafonte quente, utilizado parte desse calor pararealização de trabalho. O restante é rejeitadopara uma fonte fria.

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• O calor sempre flui do corpo mais quentepara o mais frio. O inverso só ocorre comrealização de trabalho.

• Um máquina térmica sempre depende deduas fontes: uma quente e outra fria.

• Não é possível transformar todo o calorretirado de uma fonte quente em trabalho,mas é possível transformar todo trabalho emcalor.

Essas constatações foram sintetizadas na SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA.

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2ª Lei da Termodinâmica – Enunciado de Kelvin

• “É impossível, para umamáquina térmica que operaem ciclos, converterintegralmente calor emtrabalho”.

• Lorde Kelvin, 1851

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A ESCALA CELSIUS

• ANDERS CELSIUS (1701-1744)

• Adota-se duas temperaturas fáceis deser reproduzidas: a de fusão e a deebulição da água, a 1 atm (pontosfixos).

• Atribui-se um valor arbitrário a essastemperaturas (no caso, 0°C e 100°C).

• Entre as duas marcações, são feitas100 divisões. Tanto a escala Celsiusquanto qualquer outra que possua100 divisões inteiras entre esses doispontos fixos, é classificada comocentígrada. 35

A ESCALA FAHRENHEIT

• GABRIEL DANIEL FAHRENHEIT (1686-1736)

• Usada mais amplamente naInglaterra e em países quepor ela foram colonizados.

• Adotou como pontos fixos atemperatura mais baixa deCopenhague (0°F) e a da suaesposa em estado febril(100°F).

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Correspondência entre as escalas Celsius e Fahrenheit

Vantagens da escala Fahrenreit

- Temperatura “sempre”positiva nos países declima frio.

- Para a previsão dotempo, quase não seusa valores decimais.

- Útil para a definição doestado febril.

Δ°C 100 = Δ°F 180

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EXEMPLO

• Converta:

a) 55° C em °F

b) 50°F em °C

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ESCALA KELVIN

• LORD KELVIN (1824-1907);

• Escala absoluta de temperatura;

• Na temperatura ZERO (zero absoluto), o movimento das partículas cessaria;

• Não existe valores negativos;

• A variação de temperatura na escala Kelvin é a mesma na escala Celsius.

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