Termologia

Prof. RosngelaMoreira

TermometriaSensaes obtidas no tato:Quente, frio, morno, gelado...Essas sensaes so relativas pessoa que a sente, bem como s condies que ela se encontra. Como as sensaes so variveis, elas no se prestam para medir a temperatura.

Energia InternaTodos os corpos so constitudos por partculas que esto sempre em movimento. Esse movimento denominado energia interna do corpo. O nvel de energia interna do corpo depende da velocidade com que suas partculas se movimentam. Verifica-se que o estado de aquecimento influi no estado de agitao das partculas.

Conceitos importantes Termologia - Parte da Fsica que estuda as leis que regem os fenmenos calorficos.

Conceitos importantes Termometria - Estuda as medidas de temperaturas e os efeitos provocados pela sua variao.

Conceitos importantesTemperatura A temperatura a grandeza que mede o grau de agitao das partculas de um corpo, caracterizando o seu estado trmico.

Medidas de Temperatura

Certas propriedades caractersticas de um corpo alteram-se com a variao da temperatura.

Por exemplo:- o comprimento de uma barra;- o volume de um lquido;- a presso de um gs a volume constante;- a cor.

Calor Energia transferida de um corpo para o outro devido a diferena de temperatura existente entre ambos.

Dois corpos em diferentes temperaturas trocam calor quando colocados em contato, at atingirem o equilbrio trmico".

Equilbrio TrmicoSe dois corpos com temperaturas diferentes forem postos em contato verifica-se, depois de um certo tempo, que eles tero a mesma temperatura. Dizemos, ento, que foi atingido o equilbrio trmico.

Termmetro um aparelho que permite medir a temperatura dos corpos. Seu processo baseia-se no equilbrio trmico. De um termmetro exige-se: sensibilidade, exatido e comodidade.

Graduao de um termmetroPara graduao de um termmetro necessrio definir os pontos fixos, ambos sob presso normal.

1o Ponto Fixo: Corresponde a temperatura de fuso do gelo.2o Ponto Fixo: Corresponde a temperatura de ebulio da gua.

Apresentao do Termmetro

Escalas Termomtricas

Relaes entre as escalas

Dilatao Trmica LinearExemplos:

Dilatao TrmicaSalvo algumas excees, todos os corpos, quer sejam slidos, lquidos ou gasosos, dilatam-se quando a sua temperatura aumenta.

Os tomos que constituem um slido se distribuem ordenadamente, dando origem a uma estrutura que denominada rede cristalina do slido. A ligao entre esses tomos se faz por meio de foras eltricas, que atuam como se existissem pequenas molas unindo um tomo a outro. Esses tomos esto em constante vibrao em torno de uma posio mdia de equilbrio. Quando a temperatura aumenta, h um aumento da agitao, fazendo com que eles, ao vibrar, afastem-se das suas posies de equilbrio. Em conseqncia disso, a distncia mdia entre os tomos torna-se maior, ocasionando a dilatao do slido.

Tipos de Dilatao Trmica" Se o espao entre as partculas aumenta, o volume final do corpo acaba aumentando tambm"Se o espao entre as partculas diminui, o volume final do corpo acaba diminuindo tambm A dilatao/contrao trmica pode ser analisada por meio de trs formas:LinearmenteSuperficialmenteVolumtricamente

Dilatao Linear

a dilatao que ocorre em uma dimenso do corpo. A constante de proporcionalidade considerada coeficiente de dilatao linear.

L Lo e L TL depende do material que constitui o corpo. Logo:L = L LoL = Lo..TOnde:L = variao do comprimento L = L LoLo = comprimento inicial = coeficiente de dilatao linearT = variao da temperatura T= T To

Coeficiente de Dilatao Linear

Isolando teremos: = L / (Lo.T)Cuja Unidade ser: = 1/ oC= oC-1Exemplos:Alumnio 23. 10-6 oC-1Cobre 17. 10-6 oC-1Vidro 9. 10-6 oC-1Vidro Pirex 3,2. 10-6 oC-1Zinco 25. 10-6 oC-1Chumbo 29. 10-6 oC-1Ao 11. 10-6 oC-1

Problema exemplo: A dilatao trmica dos slidos um fenmeno importante em diversas aplicaes de engenharia, como construes de pontes, prdios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de ao, cujo coeficiente de dilatao = 11 . 10-6 C-1. Se a 10C o comprimento de um trilho de 30m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40C? RESOLUO: O clculo da dilatao linear L, do trilho : L = L0 . . T L = 30 . (11 . 10-6) . (40 10) = 99 . 10-4 m ou 0,0099m

Problema exemplo: Os componentes de uma lmina bimetlica so o ao e o zinco. Os coeficientes de dilatao linear desses metais so, respectivamente, 1,2 . 10-5 C-1 e 2,6 . 10-5 C-1. Em uma determinada temperatura, a lmina apresenta-se retilnea. Quando aquecida ou resfriada, ela apresenta uma curvatura. Explique por qu.

RESOLUO Como zinco > ao, para um mesmo aumento de temperatura o zinco sofre uma dilatao maior, fazendo com que na lmina ocorra uma dilatao desigual, produzindo o encurvamento. Como a dilatao do zinco maior, ele ficar na parte externa da curvatura. No resfriamento, os metais se contraem. O zinco, por ter maior, sofre maior contrao. Assim, a parte de ao ocupa a parte externa da curvatura.

Dilatao Trmica SuperficialExemplo:

Dilatao Superficial

a dilatao que ocorre em duas dimenses do corpo. A constante de proporcionalidade considerada coeficiente de dilatao superficial.

A AoA TA depende do material que constitui o corpo. Logo:A = A AoA = Ao..TOnde:A = variao da rea A = A AoAo = rea inicial = coeficiente de dilatao superficialt = variao da temperatura T= T To

Coeficiente de Dilatao SuperficialRelao entre Coeficientes =2.Exemplos:Se Alumnio = 23. 10-6 oC-1 ser 46. 10-6 oC-1 Se Cobre = 17. 10-6 oC-1 ser 34. 10-6 oC-1

Problema exemplo:O que acontece com o dimetro do orifcio de uma coroa de alumnio quando esta aquecida? RESOLUO A experincia mostra que o dimetro desse orifcio aumenta. Para entender melhor o fenmeno, imagine a situao equivalente de uma placa circular, de tamanho igual ao do orifcio da coroa antes de ser aquecida. Aumentando a temperatura, o dimetro da placa aumenta.

Problema exemplo: Uma chapa possui rea de 4m2 a 0oC. Aquecendo-se a chapa a 50oC, de quanto aumenta a rea da chapa e qual dever ser sua rea final. Dado = 10.10-6 oC-1

A = A0 . . T Obs.: = 2. A = 4 . (2 x 10 . 10-6) . (50 0) = 0,004m2 A = 4 + 0,004 = 4,004m2

Dilatao Trmica VolumtricaExemplos:

Dilatao Trmica VolumtricaExemplos: Dilatao dos Gases Num balo de vidro, com ar em seu interior, introduz-se um canudo dentro do qual h uma gota de leo.

Segurando o balo de vidro como indicado na figura, o calor fornecido pelas mos suficiente para aumentar o volume de ar e deslocar a gota de leo.

Dilatao Volumtrica

a dilatao que ocorre em trs dimenses do corpo. A constante de proporcionalidade considerada coeficiente de dilatao volumtrica.

V Vo e V TV depende do material que constitui o corpo. Logo:V = V VoV = Vo..TOnde:V = variao do volume V = V VoVo = comprimento inicial = coeficiente de dilatao linearT = variao da temperatura T = T To

Coeficiente de Dilatao VolumtricoRelao entre Coeficientes =3.

/1 = /2 = /3

Exemplos:Se Alumnio = 23. 10-6 oC-1 ser 69. 10-6 oC-1 Se Cobre = 17. 10-6 oC-1 ser 51. 10-6 oC-1

Problema exemplo: O volume de uma esfera metlica, a certa temperatura. 100cm3. Que variao de volume sofrer sob o acrscimo de 40oC de temperatura. Suponha ser constante e igual a 1.10-5 oC-1 o coeficiente de dilatao linear do material de que feita a esfera.

V = V0 . . TObs.: = 3. V = 100 . (3 x 1 . 10-5) . 40 = 0,12cm3

O caso da gua

A gua o lquido mais comum, no entanto, seu comportamento em termos de dilatao trmica uma verdadeira exceo. Grfico I

O grfico I mostra esse comportamento: de 0C at 4C o volume da gua diminui com o aquecimento. Somente a partir de 4C que, com o aquecimento, a gua aumenta de volume (como acontece aos demais lquidos).

Comentrio sobre o caso da gua O grfico II descreve a variao da densidade d da gua com a temperatura. Como a densidade de um corpo a sua massa (m) dividida pelo seu volume (V), ou seja, , tem-se que a densidade da gua inversamente proporcional ao seu volume durante a variao da temperatura, pois a massa permanece constante. Grfico II

Comentrio sobre o caso da gua Assim, de 0C a 4C a densidade da gua aumenta com o aquecimento, pois seu volume diminui; a partir de 4C a densidade da gua diminui com o aquecimento, porque seu volume aumenta. A densidade da gua mxima a 4C e seu valor 1,0000 g/cm3. Em todas as outras temperaturas sua densidade menor.

Os anjos existem,mas algumas vezes no possuem asas e passamos a cham-los de amigos ... Respeite as diferenas!

Fim