TERMODINÂMICA
AULA 1
PROVA DATA
A-1 24/04/2012
A-2 19/06/2012
A-3 10/07/2012
TERMODINÂMICA
MÁQUINAS TÉRMICAS
TERMODINÂMICA
AULA 1
TERMODINÂMICA
1- A ciência Termodinâmica
2- Temperatura e termômetros
3- A Lei Zero
4- Escala de temperaturas
UNIDADE I - INTRODUÇÃO
TERMODINÂMICA
A palavra termodinâmica teve origem na
junção de dois vocábulos gregos, therme (calor) e
dynamis (força), que têm a ver com as primeiras
tentativas para transformar calor em trabalho e que
constituíram o objetivo primordial desta ciência.
TERMODINÂMICA
TERMODINÂMICA
É a ciência que trata da energia e de suas
transformações.
A CIÊNCIA TERMODINÂMICA
TERMODINÂMICA
APLICAÇÕES PRÁTICAS DA TERMODINÂMICA
TERMODINÂMICA
TEMPERATURA
Temperatura é a grandeza física associada ao
estado de movimento ou a agitação das partículas que
compõem os corpos.
TERMODINÂMICA
TEMPERATURA
No cotidiano é muito comum as pessoas
medirem o grau de agitação dessas partículas através
da sensação de quente ou frio que se sente ao tocar
outro corpo.
TERMODINÂMICA
TEMPERATURA
No entanto não podemos confiar na sensação
térmica. Para isso existem os TERMÔMETROS, que
são graduados para medir a temperatura dos corpos.
TERMODINÂMICA
Um termômetro é um aparelho
usado para medir a temperatura ou as
variações de temperatura.
TERMÔMETRO
TERMODINÂMICA
A invenção do termômetro é atribuída a Galileu
Galilei, que em 1592 usou um tubo invertido, cheio de ar e
água, no qual a elevação de temperatura exterior produzia
dilatação do ar e a conseqüente alteração do nível da água.
TERMÔMETRO
TERMODINÂMICA
A Lei Zero estabelece que:
“Se dois corpos estiverem em equilíbrio
térmico com um terceiro, estarão em equilíbrio
térmico entre si”.
Aqui, o termo equilíbrio térmico indica
igualdade de temperatura.
LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
TERMODINÂMICA
Por definição, dois corpos possuem a mesma
temperatura se estiverem em equilíbrio térmico entre si.
A Lei Zero da termodinâmica, permite, também,
definir uma escala de temperatura, como por exemplo, as
escalas de temperatura Celsius e Fahrenheit.
LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
TERMODINÂMICA
A escala de temperatura Celsius define a
temperatura solidificação da água, formando gelo, como
sendo zero graus Celsius (0°C) e a de ebulição da água a
partir do estado líquido como sendo 100°C.
Já a escala Fahrenheit, define a temperatura do gelo
como 32°F e a do vapor como 212°F.
LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
TERMODINÂMICA
O grau Fahrenheit (°F) é uma
escala de temperatura proposta pelo
cientista Daniel Gabriel Fahrenheit em
1724. nasceu em Danzig, na época
uma cidade alemã que hoje chama-se
Gdansk, na Polônia.
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
ESCALA DE TEMPERATURAS
Nesta escala o ponto de
fusão da água é de 32 °F e o
ponto de ebulição de 212 °F.
Uma diferença de 1,8 grau
Fahrenheit equivale à de 1 °C.
TERMODINÂMICA
O grau Celsius (°C)
designa a unidade de
temperatura, assim denominada
em homenagem ao astrônomo
sueco Anders Celsius a propôs
em 1742.
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
A escala de temperatura Celsius foi concebida de
forma a que o ponto de solidificação da água
correspondesse ao valor zero, e o ponto de ebulição
correspondesse ao valor 100, observados a uma pressão
atmosférica padrão.
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
O kelvin (K) é o nome da
unidade de base do Sistema
Internacional de Unidades (SI) para a
grandeza temperatura termodinâmica.
É a escala definida como aquela
na qual a temperatura do ponto triplo da
água tem o valor de 273,16 K.
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
O ponto triplo de uma
substância é a temperatura e
a pressão nas quais os três
estados da matéria (sólido,
líquido e gasoso) coexistem
em equilíbrio termodinâmico.
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
O ponto triplo a
temperatura da água é
exatamente 273,16 kelvin
(0,01 °C) e a pressão é
611,73 pascal (cerca de
0,006 bar)
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
Na escala Kelvin 0 K é o "zero
absoluto" e é equivalente a
- 273,16 ºC. O intervalo de um grau
é exatamente o mesmo que aquele
usado para a escala Celsius.
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
A escala Rankine é uma
escala de temperatura assim
chamada em homenagem ao
engenheiro e físico escocês
William John Macquorn Rankine,
que a propôs em 1859.
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
Nesta escala o
ponto de fusão da água é
de 0 ºRa e o ponto de
ebulição de 672 ºRa.
Uma diferença de
1 ºF equivale à de 1 ºRa.
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
É um conceito no qual um
corpo não conteria energia
alguma. Todavia, as leis da
Termodinâmica mostram que a
temperatura jamais pode ser
exatamente igual a zero Kelvin,
ou -273,15 °C;.
ZERO ABSOLUTO
TERMODINÂMICA
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
ESCALA DE TEMPERATURAS
TERMODINÂMICA
EXERCÍCIO
TERMODINÂMICA
Quando Fahrenheit definiu a escala termométrica que
hoje leva o seu nome, o primeiro ponto fixo definido por ele, o
0ºF, corresponde à temperatura obtida ao se misturar uma
porção de cloreto de amônia com três porções de neve, à
pressão de 1atm. Determine:
a) A temperatura na escala Celsius (ºC).
b) A temperatura na escala Rankine (ºRa).
c) A temperatura na escala Kelvin (K).
EXERCÍCIO 1
TERMODINÂMICA
A escala Reamur de temperatura, que hoje está em
desuso, adotava para o ponto de gelo 0°R e para o ponto
de vapor 80°R. Se indicação de temperatura nesta escala
for de 86°R. Determine:
a) A temperatura na escala Celsius (ºC).
b) A temperatura na escala Rankine (ºRa).
c) A temperatura na escala Kelvin (K).
EXERCÍCIO 2
TERMODINÂMICA
Um estudante construiu uma escala de temperatura
E atribuindo o valor 0°E à temperatura equivalente a 20°C
e o valor 100°E à temperatura equivalente a 104°F.
Quando um termômetro graduado na escala E indicar
25°E, quanto indicará o outro termômetro graduado na
escala Fahrenheit?
EXERCÍCIO 3
TERMODINÂMICA
Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor
20°X para a temperatura de fusão do gelo e 80°X para a
temperatura de ebulição da água, sob pressão normal.
Quando a temperatura de um ambiente sofre uma variação
de 30°X, qual a variação correspondente na escala
Celsius?
EXERCÍCIO 4
TERMODINÂMICA
Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor
10ºX para a temperatura de fusão do gelo e 120ºX para a
temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. Em
que temperatura a escala X dá a mesma indicação que a
escala Celsius? R: -100
EXERCÍCIO 5
TERMODINÂMICA
Um termômetro foi construído de tal modo que a 0ºC
e 100ºC da escala Celsius corresponde –5ºX e 105ºX,
respectivamente. Qual a temperatura de mesmo valor
numérico nas duas escalas? R:52,5
EXERCÍCIO 6
TERMODINÂMICA
Para medir a febre de pacientes, um estudante de
medicina criou sua própria escala de temperatura. Nessa
nova escala, os valores de 0 (zero) e 10 (dez)
correspondem respectivamente a 37ºC e 40ºC. Qual a
temperatura de mesmo valor numérico nas duas escalas?
EXERCÍCIO 7
TERMODINÂMICA
Um estudante, durante uma prática de Termologia, resolve
estabelecer uma nova escala termométrica (escala ºX) a partir
dos pontos fixos fundamentais medidos nas escalas Celsius e
Fahrenheit. Para tanto, ele adotou como temperatura do “ponto
de gelo” e como temperatura do “ponto de vapor”, para essa
nova escala, respectivamente, as diferenças entre as
correspondentes medidas na escala Fahrenheit e Celsius. Qual
as equações que relacionam as escalas ºC e ºX e ºF e ºX ?
EXERCÍCIO 8
TERMODINÂMICA
Uma certa massa de gás perfeito sofre uma
transformação isobárica e sua temperatura varia de 293K
para 543K. Qual a variação da temperatura do gás, nessa
transformação, medida na escala Fahrenheit?
EXERCÍCIO 9
TERMODINÂMICA
Mediu-se a temperatura de um corpo com dois
termômetros: um, graduado na escala Celsius, e outro, na
escala Fahrenheit. Verificou-se que as indicações nas duas
escalas eram iguais em valor absoluto. Qual o valor da
temperatura do corpo?
EXERCÍCIO 10
TERMODINÂMICA
Um turista brasileiro, ao desembarcar no aeroporto de
Chicago, observou que o valor da temperatura lá indicado,
em °F, era um quinto do valor correspondente em °C.
Qual foi o valor observado?
EXERCÍCIO 12
TERMODINÂMICA
Um recipiente, feito de um material cujo coeficiente
de dilatação é desprezível, contém um gás perfeito que
exerce uma pressão de 6,00 atm quando sua temperatura
é de 111ºC. Quando a pressão do gás for de 4,00 atm, qual
será a sua temperatura em K?
EXERCÍCIO 13
TERMODINÂMICA
Quando se mede a temperatura do corpo humano
com um termômetro clínico de mercúrio em vidro, procura-
se colocar o bulbo do termômetro em contato direto com
regiões mais próximas do interior do corpo e manter o
termômetro assim durante algum tempo, antes de fazer a
leitura. Para que serve esses dois procedimentos?
EXERCÍCIO 14
TERMODINÂMICA
FIM
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