FENÔMENOS OSCILATÓRIOS E TERMODINÂMICA

PROF.: KAIO DUTRA

AULA 8 – TEMPERATURA, CALOR E PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA

Termodinâmica ◦A termodinâmica é o estudo das leis que regem a relação entre o calor, trabalho e outras formas de energia.

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A Lei Zero da Termodinâmica ◦Se dois corpos A e B estão separados em equilíbrio térmico com um terceiro corpo T, A e B estão em equilíbrio térmico entre si.

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Escala Kelvin, Celsius e Fahrenherit

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Dilatação Térmica ◦Todos os objetos variam de tamanho quando a temperatura varia.

◦Dilatação Linear: ◦ Se a temperatura de uma barra

metálica de comprimento L aumenta de um valor, seu comprimento aumenta de um valor:

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Dilatação Térmica ◦Dilatação Volumétrica: ◦ Se todas as dimensões de um sólido

aumentam com a temperatura, é evidente que o volume so sólido também aumenta.

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Temperatura e Calor ◦Calor é a energia transferida de um sistema para o ambiente ou vice-versa devido a uma diferença de temperatura. ◦Assim, a caloria (cal) foi definida como o aumento de calor necessário para aumentar a temperatura de ag de água a 14,5°C para 15,5°C. ◦No sistema inglês a unidade British thermal unit (Btu) é definido como a quantidade de calor necessário para aumentar a temperatura de 1 libra de água de 63°F para 64°F.

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A Absorção de Calor por Sólidos e Líquidos Capacidade Térmica

◦A capacidade térmica C de um objeto é a constante de proprocionalidade entre o calor Q e a variação de temperatura do objeto:

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A Absorção de Calor por Sólidos e Líquidos Calor Específico – Calor Sensível

◦Dois objetos feitos do mesmo material têm capacidades térmicas proprocional a suas massas. Assim, é conveniente definir uma capacidade térmicas por unidade de massa ( calor específico):

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A Absorção de Calor por Sólidos e Líquidos Calor Específico Molar – Calor Sensível

◦Quando a quantidade de uma subatância é expressa em mols o calor específico deve ser expresso na forma de quantidade de calor por mol (calor específico molar).

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A Absorção de Calor por Sólidos e Líquidos Calores de Transformação - Latente

◦ Quando o calor é transferido para uma amostra sólida ou líquida nem sempre a tempertura da amostra aumenta.

◦ Em vez disso, a amostra pode mudas de fase. Neste caso o calor necessário para realizar esta mudança é chamado de calor de transformação:

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Exemplo 18-3

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Calor e Trabalho ◦Um gás pode trocar energia com o ambiente através do trabalho. O trabalho W realizado por um gás quando ao se expandir ou se contrair de um volume inicial para um volume final é dado por:

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Calor e Trabalho

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A Primeira Lei da Termodinâmica ◦Quando um sistema muda de um estado inicial para um estado final tanto o trabalho W realizado como o calor transferido dependem da natureza do processo. Experimentos, porém, revelaram qua a grandeza Q-W é a mesma para todos os processos. Ela depende apenas dos estados inicial e final, e não depende de maneira alguma da forma como o sistema passou de um para o outro.

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A Primeira Lei da Termodinâmica ◦A energia interna de um sistema tende a aumentar, se acrescermos energia na forma de calor Q, e a diminuir, se removermos energia na forma de trabalho W realizado pelo sistema.

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Alguns Casos Específicos da Primeira Lei

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Exemplo 18-5

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Mecanismos de Transferência de Calor ◦Existem três mecanismos de transferência de calor: ◦ Condução;

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Mecanismos de Transferência de Calor ◦Existem três mecanismos de transferência de calor: ◦ Convecção;

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Mecanismos de Transferência de Calor ◦Existem três mecanismos de transferência de calor: ◦ radiação;

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Mecanismos de Transferência de Calor ◦Existem três mecanismos de transferência de calor: ◦Radiação;

◦ Convecção;

◦Radiação.

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Exercícios Capítulo 18 – Fluidos

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◦Problemas: ◦4, 9, 14, 24, 27, 29, 43, 44, 45 e 51.