Transmisso de Calor Transmisso de Energia Trmica Os

Transmissão de Energia Térmica Os mecanismos fundamentais de transferência de calor são: Condução Convecção

Condução Térmica É o processo de transferência de energia, através de um material, pela

Convecção Térmica Transmissão de calor em que a energia térmica é propagada mediante o

Irradiação Térmica Diferentemente dos dois processos de propagação de calor estudados nos segmentos anteriores_condução

Propagação do calor A tartaruga recebe calor do sol por irradiação e, da areia,

Irradiação Térmica Efeito estufa é o nome dado à retenção de calor na Terra

Aplicação: Garrafa Térmica Condução - evitada pelo vácuo entre as paredes duplas e pela

1) (UN. MACKENZIE) Dos processos a seguir, o único onde praticamente todo o calor

2) (UFMG) A irradiação é o único processo de transferência de energia térmica no

3) (FGV-SP) Quando há diferença de temperatura entre dois pontos, o calor pode fluir

4) (ITA) Uma garrafa térmica, devido às paredes espelhadas, impede trocas de calor por:

5) (UN. MACKENZIE) Assinale a alternativa correta: a) A condução e a convecção térmica

6) (ITA) Uma garrafa térmica impede, devido ao vácuo entre as paredes duplas, trocas

7) (U. F. Ouro Preto-MG) Durante as noites de inverno usamos um cobertor de

8) (FOC-SP) Quando se aquece a extremidade de uma barra de ferro, o calor

9) (Cefer-PR) Para melhorar o isolamento térmico de uma sala, deve-se: a) aumentar a

11) (UNEB-BA) Quando uma pessoa pega na geladeira uma garrafa de cerveja e uma

12) (UFPI) A transferência de calor de um ponto a outro de um meio

Dilatação de Sólidos Fenômeno provocado pela variação de temperatura, que acarreta mudança na distância

Dilatação de Sólidos Variação de temperatura Variação da distância entre moléculas Variação das dimensões

Dilatação de Sólidos Na prática só existe dilatação volumétrica de sólidos, a classificação é

Dilatação Linear Sólidos cuja dimensão mais importante é o comprimento (1 dimensão ) por

Dilatação de uma Barra LFinal LO L fi Aquecimento da barra

Dilatação Linear O Comprimento final da barra pode ser expresso pela relação abaixo :

Variação do Comprimento L =LO. . A dilatação linear depende : do tipo de

2. Tabela de Coeficientes de Dilatação Linear 10 -6(o. C-1) Faixa de temperaturas 0,

Exercício Uma barra apresenta a 10 o. C o comprimento de 90 m, sedo

Exercício O gráfico mostra como varia o comprimento de uma barra metálica em função

Dilatação Superficial Estuda a dilatação em duas dimensões (comprimento e largura).

Dilatação Volumétrica Estuda a dilatação em três dimensões (comprimento, largura e espessura).

Dilatação Volumétrica dos líquidos. Os líquidos sempre estão contidos em recipientes sólidos. Portanto quando

Resumo Dilatação Dimensões Linear 1(comp) : c. dilat linear Superficial 2(compx larg) : c.

Curiosidades Um incêndio na floresta estendeu-se aos dormentes dessa estrada. O calor produzido pelas

Lâmina Bimetálica Formada pela união de 2 metais diferentes, é um interruptor controlado por

3. Aplicação: Lâmina Bimetálica a. Latão = 19, 0. 10 -6 o. C-1 a.

Utilização Pisca - Pisca A corrente elétrica esquenta a lâmina. Com a dilatação, o

Na geladeira, um bimetal liga e desliga o motor da geladeira Mantimentos quentes Motor

Na geladeira, um bimetal liga e desliga o motor da geladeira Mantimentos frios Motor

Ferros e Aquecedores. A lâmina é usada para controlar a temperatura.

Dilatação de Líquidos Num líquido, só existe dilatação volumétrica. Quando esse líquido estiver contido

Dilatação Térmica dos Líquidos Ao aquecer um líquido, o recipiente também dilata: O volume

Dilatação de Líquidos Ocorre dilatação do líquido e do recipiente que o contém. Variação

Dilatação Térmica dos Líquidos A dilatação real do líquido é a soma da dilatação

DILATAÇÃO IRREGULAR DA ÁGUA 0 VOLUME 1, 1000 1, 0002 0 4 8 12

A questão estrutural Água no estado líquido Água no estado sólido

Comportamento anômalo da água Como a densidade depende do inverso do volume, a densidade

Por que a água dos lagos não congelam? 74

Exemplo (UFPEL-RS/2005) A água, substância fundamental para a vida no Planeta, apresenta uma grande

Exemplo Instituto Educacional Imaculada (Unicamp-SP) a) Na figura 1 pode-se ver como varia o

Exemplo - continuação Instituto Educacional Imaculada b) Na figura 2 mostram-se dois recipientes A

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Transmissão de Calor

Transmissão de Energia Térmica Os mecanismos fundamentais de transferência de calor são: Condução Convecção Irradiação

Condução Térmica É o processo de transferência de energia, através de um material, pela troca de energia entre partículas adjacentes, isto é, quando moléculas ou átomos que estão a uma temperatura mais elevada transferem parte de sua energia para as moléculas ou átomos vizinhos que estão com energia mais baixa. Na figura ao lado podemos verificar a condução do calor através de uma barra de metal. Aderindo pequenas bolotas de cera ao longo da barra e aquecendo apenas uma extremidade, observaremos a queda sucessiva delas, a medida que o calor se espalha ao longo da barra.

Convecção Térmica Transmissão de calor em que a energia térmica é propagada mediante o transporte de matéria, havendo portanto, deslocamento de partículas.

Convecção Térmica

Irradiação Térmica Diferentemente dos dois processos de propagação de calor estudados nos segmentos anteriores_condução e convecção_ a IRRADIAÇÃO TÉRMICA não necessita de meio material para transmitir a energia térmica, isto é, a irradiação ocorre também no vácuo. A irradiação é o processo de transferência de calor através de ondas eletromagnéticas, chamadas ondas de calor ou calor radiante.

Propagação do calor A tartaruga recebe calor do sol por irradiação e, da areia, por condução. O ar ao seu redor se aquece por convecção.

Irradiação Térmica Efeito estufa é o nome dado à retenção de calor na Terra causada pela concentração de gases de diversos tipos. A intensificação desse fenômeno ocorre com a emissão de alguns poluentes e é responsável pelo aumento da temperatura média do planeta, o que pode causar sérios problemas ambientais. Os gases estufa (que impedem a dispersão dos raios solares) de maior concentração na Terra são o dióxido de carbono (CO 2), o metano (CH 4), o óxido nitroso (N 2 O) e compostos de clorofluorcarbono (CFC). A maioria deles é proveniente da queima de combustíveis fósseis (carvão, petróleo e derivados), florestas e pastagens.

Aplicação: Garrafa Térmica Condução - evitada pelo vácuo entre as paredes duplas e pela tampa isolante. Irradiação - evitada pelas paredes espelhadas que refletem as radiações, tanto de dentro para fora como vice-versa. Convecção - evitada pelo vácuo entre as paredes duplas.

1) (UN. MACKENZIE) Dos processos a seguir, o único onde praticamente todo o calor se propaga por condução é quando ele se transfere: a) Do Sol para a Terra. b) Da chama de um gás para a superfície livre de um líquido contido num bule que está sobre ela. c) Do fundo de um copo de água para um cubo de gelo que nela flutua. d) De uma lâmpada acesa para o ar que a cerca. e) De um soldador para o metal que está sendo soldado.

1) (UN. MACKENZIE) Dos processos a seguir, o único onde praticamente todo o calor se propaga por condução é quando ele se transfere: a) Do Sol para a Terra. b) Da chama de um gás para a superfície livre de um líquido contido num bule que está sobre ela. c) Do fundo de um copo de água para um cubo de gelo que nela flutua. d) De uma lâmpada acesa para o ar que a cerca e) De um soldador para o metal que está sendo soldado.

2) (UFMG) A irradiação é o único processo de transferência de energia térmica no caso: a) Da chama do fogão para a panela. b) Do Sol para um satélite de Júpiter. c) Do ferro de soldar para a solda. d) Da água para um cubo de gelo flutuando nela. e) De um mamífero para o meio ambiente.

3) (FGV-SP) Quando há diferença de temperatura entre dois pontos, o calor pode fluir entre eles por condução, convecção ou radiação, do ponto de temperatura mais alta ao de temperatura mais baixa. O "transporte" de calor se dá juntamente com o transporte de massa no caso da: a) condução somente b) convecção somente c) radiação e convecção d) Irradiação somente e) condução e irradiação

4) (ITA) Uma garrafa térmica, devido às paredes espelhadas, impede trocas de calor por: a) condução. b) irradiação. c) convecção. d) reflexão

5) (UN. MACKENZIE) Assinale a alternativa correta: a) A condução e a convecção térmica só ocorrem no vácuo. b) A radiação é um processo de transmissão de calor que só se verifica em meios materiais. c) A condução térmica só ocorre no vácuo, no entanto a convecção térmica se verifica inclusive em materiais no estado sólido. d) No vácuo a única forma de transmissão de calor é por condução. e) A convecção térmica só ocorre nos fluídos, ou seja, não se verifica no vácuo e tão pouco em materiais no estado sólido.

6) (ITA) Uma garrafa térmica impede, devido ao vácuo entre as paredes duplas, trocas de calor por: a) condução apenas. b) convecção apenas. c) convecção e condução. d) irradiação apenas.

7) (U. F. Ouro Preto-MG) Durante as noites de inverno usamos um cobertor de lã a fim de proteger-nos do frio. Fisicamente é correto afirmar que: a) a lã retira calor do meio ambiente, fornecendo-o ao nosso corpo. b) a lã possui um baixo coeficiente de condutividade térmica, diminuindo, portanto o fluxo de calor para o ambiente. c) a lã possui um alto coeficiente de condutividade térmica, diminuindo, portanto o fluxo de calor para o ambiente. d) a lã possui um baixo coeficiente de condutividade térmica, aumentando, portanto o fluxo de calor para o ambiente. e) a lã possui um alto coeficiente de condutividade térmica, aumentando, portanto o fluxo de calor para o ambiente.

8) (FOC-SP) Quando se aquece a extremidade de uma barra de ferro, o calor se propaga para toda a barra. Neste caso o calor se propaga, principalmente, por: a) condução. b) diluição. c) indução. d) convecção. e) irradiação.

9) (Cefer-PR) Para melhorar o isolamento térmico de uma sala, deve-se: a) aumentar a área externa das paredes. b) utilizar um material de maior coeficiente de condutibilidade térmica. c) dotar o ambiente de grandes áreas envidraçadas. d) aumentar a espessura das paredes. e) pintar as paredes externas de cores escuras.

10)(U. F. Santa Maria-RS) Ao encostar a mão em um metal e, logo após, em um pedaço de madeira, estando os dois últimos à temperatura ambiente, tem-se a sensação que o metal está mais frio. Isso ocorre porque ________ da madeira é ________do metal. a) o calor específico, maior do que o. b) a capacidade térmica, maior do que a. c) a capacidade térmica, menor do que a. d) a condutibilidade térmica, maior do que a. e) a condutibilidade térmica, menor do que a.

11) (UNEB-BA) Quando uma pessoa pega na geladeira uma garrafa de cerveja e uma lata de refrigerante à mesma temperatura, tem sensações térmicas diferentes, porque, para a garrafa e a lata, são diferentes: a) os coeficientes de condutibilidade térmica. b) os coeficientes de dilatação térmica. c) os volumes. d) as massas. e) as formas geométricas.

12) (UFPI) A transferência de calor de um ponto a outro de um meio pode efetuar-se por três processos diferentes. Sabe-se que, conforme o meio, há um processo único possível ou um predominante. Assim, no vácuo, num fluido e num sólido a transferência de calor se efetua, respectivamente, por: a) convecção, radiação, condução. b) condução, convecção, radiação. c) radiação, convecção, condução. d) condução, radiação, convecção. e) radiação, condução, convecção.

Dilatação de Sólidos Fenômeno provocado pela variação de temperatura, que acarreta mudança na distância entre as “partículas” que formam o corpo. Logo suas dimensões sofrem alteração.

Dilatação de Sólidos Variação de temperatura Variação da distância entre moléculas Variação das dimensões do corpo

Dilatação de Sólidos

Dilatação de Sólidos Na prática só existe dilatação volumétrica de sólidos, a classificação é feita dependendo da dimensão mais importante do corpo. Ex: fio ( comprimento ) chapa ( área ). .

Dilatação Linear Sólidos cuja dimensão mais importante é o comprimento (1 dimensão ) por exemplo em fios, barras, canos, etc.

Dilatação de uma Barra LFinal LO L fi Aquecimento da barra

Dilatação Linear O Comprimento final da barra pode ser expresso pela relação abaixo : LFinal =LO + L

Variação do Comprimento L =LO. . A dilatação linear depende : do tipo de material ( ) do comprimento inicial (Lo) da variação de temperatura ( )

2. Tabela de Coeficientes de Dilatação Linear 10 -6(o. C-1) Faixa de temperaturas 0, 6 Temp. ambiente 2, 6 Temp. ambiente 3 100 °C-390 °C 3, 2 20 °C-300 °C 4, 5 Temp. ambiente 4, 9 Temp. ambiente 6, 8 Temp. ambiente 8, 6 20 °C-300 °C 9 100 °C-390 °C 14 540 °C-980 °C Instituto Educacional Imaculada Substância Quartzo fundido Silício Carbono e Grafite Vidro Pyrex Tungstênio Cromo Cimento(concreto) Vidro (de janela) Platina Ouro Aço

Exercício Uma barra apresenta a 10 o. C o comprimento de 90 m, sedo feita de um material cujo coeficiente de dilatação linear médio vale 19. 10 -6 o. C-1. A barra é aquecida até 20 o. C. Pede-se: a) a dilatação ocorrida; b) o comprimento final da barra.

Exercício O gráfico mostra como varia o comprimento de uma barra metálica em função da temperatura. a) Determine o coeficiente de dilatação linear médio do metal, no intervalo considerado; b) Considerando que não haja variação do coeficiente de dilatação linear para temperaturas maiores que 40 o. C, determine o comprimento da barra a 70 o. C.

4. Dilatação Superficial dos Sólidos 45

4. Dilatação Superficial dos Sólidos 46

Dilatação Superficial Estuda a dilatação em duas dimensões (comprimento e largura).

Dilatação Volumétrica Estuda a dilatação em três dimensões (comprimento, largura e espessura).

Dilatação Volumétrica dos líquidos. Os líquidos sempre estão contidos em recipientes sólidos. Portanto quando são aquecidos ambos se dilatam.

Resumo Dilatação Dimensões Linear 1(comp) : c. dilat linear Superficial 2(compx larg) : c. Superf. ( = 2 ) Volumétrica 3(cmp x largx alt) Grandeza Final Variação da Gr. Coeficiente : c. volum. ( = 3 )

Relação dos Coeficientes

Final 1ª parte

Dilatação no Cotidiano

Ponte Metálica(Extremidade móvel)

Pontes e calçadas

Curiosidades Um incêndio na floresta estendeu-se aos dormentes dessa estrada. O calor produzido pelas chamas fez as moléculas do aço vibrarem tão violentamente que elas se empurraram umas às outras, com força suficiente para fazer os trilhos expandirem-se até se envergarem. Os cabos de aço da ponte "Golden Gate" de São Francisco (E. U. A. ) ficam 1, 50 metros mais baixos, no meio da ponte, no verão do que no inverno, devido à dilatação.

Dilatação no Cotidiano

Lâmina Bimetálica Formada pela união de 2 metais diferentes, é um interruptor controlado por temperatura.

3. Aplicação: Lâmina Bimetálica a. Latão = 19, 0. 10 -6 o. C-1 a. Invar = 1, 5. 10 -6 o. C-1 Sugestão de leituras: 1ª) Como funciona o pisca-pisca de uma árvore de natal; 59 2ª) Como funciona um termômetro com faixa bimetálica (geladeira);

Utilização Pisca - Pisca A corrente elétrica esquenta a lâmina. Com a dilatação, o circuito é interrompido.

Acender uma lâmpada com um fósforo.

Na geladeira, um bimetal liga e desliga o motor da geladeira Mantimentos quentes Motor ligado

Na geladeira, um bimetal liga e desliga o motor da geladeira Mantimentos frios Motor desligado

Ferros e Aquecedores. A lâmina é usada para controlar a temperatura.

Dilatação de Líquidos Num líquido, só existe dilatação volumétrica. Quando esse líquido estiver contido num recipiente, precisamos considerar que o dois dilatam juntos.

Dilatação Térmica dos Líquidos Ao aquecer um líquido, o recipiente também dilata: O volume de líquido extravasado corresponde à medida da dilatação aparente e não a dilatação real. dilatação aparente dilatação real

Dilatação de Líquidos Ocorre dilatação do líquido e do recipiente que o contém. Variação do Volume : V = V + V LÍQ REC APAR

Dilatação Térmica dos Líquidos A dilatação real do líquido é a soma da dilatação aparente e da dilatação do frasco:

Refazer esta parte

DILATAÇÃO IRREGULAR DA ÁGUA 0 VOLUME 1, 1000 1, 0002 0 4 8 12 16 Temperatura (o. C) Ponto de MÍNIMO VOLUME ua gelo ág 1, 0016 1, 0014 1, 0012 1, 0010 1, 0008 1, 0006 1, 0004 1, 0002 1, 0000 Volume (L) densidade 4 Temperatura (o. C)

A questão estrutural Água no estado líquido Água no estado sólido

Comportamento anômalo da água Como a densidade depende do inverso do volume, a densidade apresenta para a temperatura de 4 o. C um ponto de máximo valor. Instituto Educacional Imaculada 73

Por que a água dos lagos não congelam? 74

Exemplo (UFPEL-RS/2005) A água, substância fundamental para a vida no Planeta, apresenta uma grande quantidade de comportamentos anômalos. Suponha que um recipiente, feito com um determinado material hipotético, se encontre completamente cheio de água a 4°C. De acordo com o gráfico e seus conhecimentos, é correto afirmar que: apenas a diminuição de temperatura fará com que a água transborde. Instituto Educacional Imaculada a) b) tanto o aumento da temperatura quanto sua diminuição não provocarão o transbordamento da água. c) qualquer variação de temperatura fará com que a água transborde. d) a água transbordará apenas para temperaturas negativas. e) a água não transbordará com um aumento de temperatura, somente se o calor específico da substância for menor que o da água. 75 Resposta: C

Exemplo Instituto Educacional Imaculada (Unicamp-SP) a) Na figura 1 pode-se ver como varia o volume V de 1 kg de água quando a sua temperatura varia de 0 o. C a 10 o. C. Esboce o gráfico da densidade da água em função da temperatura nesse intervalo. 76

Exemplo - continuação Instituto Educacional Imaculada b) Na figura 2 mostram-se dois recipientes A e B preenchidos com iguais massas de água inicialmente a 4 o. C. Os recipientes A e B estão isolados termicamente, com exceção da tampa de A e da base de B, que são condutoras e mantidas permanentemente a 0 o. C. Em qual dos dois recipientes a temperatura uniforme de 0 o. C será atingida primeiro? 77