Termologia Prof Rosngela Moreira Termometria Sensaes obtidas no

Termologia Prof. Rosângela Moreira

Termometria Sensações obtidas no tato: Quente, frio, morno, gelado. . . “Essas sensações são relativas à pessoa que a sente, bem como às condições que ela se encontra. ” Como as sensações são variáveis, elas não se prestam para medir a temperatura. ”

Energia Interna Todos os corpos são constituídos por partículas que estão sempre em movimento. Esse movimento é denominado energia interna do corpo. O nível de interna energia interna do corpo depende da velocidade com que suas partículas se movimentam. Verificase que o estado de aquecimento influi no estado de agitação das partículas.

Conceitos importantes Termologia - Parte da Física que estuda as leis que regem os fenômenos caloríficos.

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

Conceitos importantes Temperatura A temperatura é a grandeza que mede o grau de agitação das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico.

Medidas de Temperatura Certas propriedades características de um corpo alteram-se com a variação da temperatura. Por exemplo: - o comprimento de uma barra; - o volume de um líquido; - a pressão de um gás a volume constante; - a cor.

Calor Energia transferida de um corpo para o outro devido a diferença de temperatura existente entre ambos. “Dois corpos em diferentes temperaturas trocam calor quando colocados em contato, até atingirem o equilíbrio térmico".

Equilíbrio Térmico Se dois corpos com temperaturas diferentes forem postos em contato verifica-se, depois de um certo tempo, que eles terão a mesma temperatura. Dizemos, então, que foi atingido o equilíbrio térmico.

Termômetro É um aparelho que permite medir a temperatura dos corpos. Seu processo baseiase no equilíbrio térmico. De um termômetro exige-se: sensibilidade, exatidão e comodidade.

Graduação de um termômetro Para graduação de um termômetro é necessário definir os pontos fixos, ambos sob pressão normal. 1 o Ponto Fixo: Corresponde a temperatura de fusão do gelo. 2 o Ponto Fixo: Corresponde a temperatura de ebulição da água.

Apresentação do Termômetro

Escalas Termométricas

Relações entre as escalas

Dilatação Térmica – Linear Exemplos:

Dilatação Térmica →Salvo algumas exceções, todos os corpos, quer sejam sólidos, líquidos ou gasosos, dilatam-se quando a sua temperatura aumenta. → Os átomos que constituem um sólido se distribuem ordenadamente, dando origem a uma estrutura que é denominada rede cristalina do sólido. A ligação entre esses átomos se faz por meio de forças elétricas, que atuam como se existissem pequenas molas unindo um átomo a outro. Esses átomos estão em constante vibração em torno de uma posição média de equilíbrio. → Quando a temperatura aumenta, há um aumento da agitação, fazendo com que eles, ao vibrar, afastem-se das suas posições de equilíbrio. Em conseqüência disso, a distância média entre os átomos torna-se maior, ocasionando a dilatação do sólido.

Tipos de Dilatação Térmica " Se o espaço entre as partículas aumenta, o volume final do corpo acaba aumentando também“ "Se o espaço entre as partículas diminui, o volume final do corpo acaba diminuindo também“ A dilatação/contração térmica pode ser analisada por meio de três formas: - Linearmente - Superficialmente - Volumétricamente

Dilatação Linear É a dilatação que ocorre em uma dimensão do corpo. A constante de proporcionalidade é considerada coeficiente de dilatação linear. L Lo e L T L depende do material que constitui o corpo. Logo: L = L – Lo L = Lo. . T Onde: L = variação do comprimento L = L – Lo Lo = comprimento inicial = coeficiente de dilatação linear T = variação da temperatura T= T – To

Coeficiente de Dilatação Linear = L / (Lo. T) Cuja Unidade será: = 1/ o. C = o. C-1 Isolando “ ” teremos: Exemplos: Alumínio 23. 10 -6 o. C-1 Cobre 17. 10 -6 o. C-1 Vidro 9. 10 -6 o. C-1 Vidro Pirex 3, 2. 10 -6 o. C-1 Zinco 25. 10 -6 o. C-1 Chumbo 29. 10 -6 o. C-1 Aço 11. 10 -6 o. C-1

Problema exemplo: A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = 11. 10 -6 °C-1. Se a 10°C o comprimento de um trilho é de 30 m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C? RESOLUÇÃO: O cálculo da dilatação linear ΔL, do trilho é: ΔL = L 0. α. ΔT ΔL = 30. (11. 10 -6). (40 – 10) = 99. 10 -4 m ou 0, 0099 m

Problema exemplo: Os componentes de uma lâmina bimetálica são o aço e o zinco. Os coeficientes de dilatação linear desses metais são, respectivamente, 1, 2. 10 -5 °C-1 e 2, 6. 10 -5 °C-1. Em uma determinada temperatura, a lâmina apresenta-se retilínea. Quando aquecida ou resfriada, ela apresenta uma curvatura. Explique por quê. RESOLUÇÃO Como α zinco > α aço, para um mesmo aumento de temperatura o zinco sofre uma dilatação maior, fazendo com que na lâmina ocorra uma dilatação desigual, produzindo o encurvamento. Como a dilatação do zinco é maior, ele ficará na parte externa da curvatura. No resfriamento, os metais se contraem. O zinco, por ter α maior, sofre maior contração. Assim, a parte de aço ocupa a parte externa da curvatura.

Dilatação Térmica – Superficial Exemplo:

Dilatação Superficial È a dilatação que ocorre em duas dimensões do corpo. A constante de proporcionalidade é considerada coeficiente de dilatação superficial. A Ao A T A depende do material que constitui o corpo. Logo: A = A – Ao A = Ao. . T Onde: A = variação da área A = A – Ao Ao = área inicial = coeficiente de dilatação superficial t = variação da temperatura T= T – To

Coeficiente de Dilatação Superficial Relação entre Coeficientes =2. Exemplos: Se Alumínio = 23. 10 -6 o. C-1 será 46. 10 -6 o. C-1 Se Cobre = 17. 10 -6 o. C-1 será 34. 10 -6 o. C-1

Problema exemplo: O que acontece com o diâmetro do orifício de uma coroa de alumínio quando esta é aquecida? RESOLUÇÃO A experiência mostra que o diâmetro desse orifício aumenta. Para entender melhor o fenômeno, imagine a situação equivalente de uma placa circular, de tamanho igual ao do orifício da coroa antes de ser aquecida. Aumentando a temperatura, o diâmetro da placa aumenta.

Problema exemplo: Uma chapa possui área de 4 m 2 a 0 o. C. Aquecendo -se a chapa a 50 o. C, de quanto aumenta a área da chapa e qual deverá ser sua área final. Dado = 10. 10 -6 o. C-1 ΔA = A 0. β. ΔT Obs. : β = 2. α ΔA = 4. (2 x 10. 10 -6). (50 – 0) = 0, 004 m 2 A = 4 + 0, 004 = 4, 004 m 2

Dilatação Térmica – Volumétrica Exemplos:

Dilatação Térmica – Volumétrica Exemplos: Dilatação dos Gases Num balão de vidro, com ar em seu interior, introduz-se um canudo dentro do qual há uma gota de óleo. Segurando o balão de vidro como indicado na figura, o calor fornecido pelas mãos é suficiente para aumentar o volume de ar e deslocar a gota de óleo.

Dilatação Volumétrica È a dilatação que ocorre em três dimensões do corpo. A constante de proporcionalidade é considerada coeficiente de dilatação volumétrica. V Vo e V T V depende do material que constitui o corpo. Logo: V = V – Vo V = Vo. . T Onde: V = variação do volume V = V – Vo Vo = comprimento inicial = coeficiente de dilatação linear T = variação da temperatura T = T – To

Coeficiente de Dilatação Volumétrico Relação entre Coeficientes =3. /1 = /2 = /3 Exemplos: Se Alumínio = 23. 10 -6 o. C-1 será 69. 10 -6 o. C-1 Se Cobre = 17. 10 -6 o. C-1 será 51. 10 -6 o. C-1

Problema exemplo: O volume de uma esfera metálica, a certa temperatura. é 100 cm 3. Que variação de volume sofrerá sob o acréscimo de 40 o. C de temperatura. Suponha ser constante e igual a 1. 10 -5 o. C-1 o coeficiente de dilatação linear do material de que é feita a esfera. ΔV = V 0. γ. ΔT Obs. : γ = 3. α ΔV = 100. (3 x 1. 10 -5). 40 = 0, 12 cm 3

O caso da água A água é o líquido mais comum, no entanto, seu comportamento em termos de dilatação térmica é uma verdadeira exceção. Gráfico I O gráfico I mostra esse comportamento: de 0°C até 4°C o volume da água diminui com o aquecimento. Somente a partir de 4°C é que, com o aquecimento, a água aumenta de volume (como acontece aos demais líquidos).

Comentário sobre o caso da água Gráfico II O gráfico II descreve a variação da densidade d da água com a temperatura. Como a densidade de um corpo é a sua massa (m) dividida pelo seu volume (V), ou seja, , temse que a densidade da água é inversamente proporcional ao seu volume durante a variação da temperatura, pois a massa permanece constante.

Comentário sobre o caso da água Assim, de 0°C a 4°C a densidade da água aumenta com o aquecimento, pois seu volume diminui; a partir de 4°C a densidade da água diminui com o aquecimento, porque seu volume aumenta. A densidade da água é máxima a 4°C e seu valor é 1, 0000 g/cm 3. Em todas as outras temperaturas sua densidade é menor.

Os anjos existem, mas algumas vezes não possuem asas e passamos a chamá-los de amigos. . . Respeite as diferenças!

Fim