2ª SÉRIE (Física)

Escalas térmicas

Existem 3 tipos de escalas, que são as seguintes:

Escala Celsius – Normalmente utilizado em quase todos os países e ficou convencionado que o ponto de gelo é o 0º C, e o ponto de vapor como o 100º C.

Escala Fahrenheit – Esta escala é usada em países de língua inglesa, e o ponto de gelo é o 32º F e o ponto de vapor como o 212º F, ou seja, 0ºC = 32ºF e 100ºC = 212ºF.

Escala Kelvin – Esta escala ficou conhecida por ter sido criada pelo Lorde Kelvin e a sua transformação é K = ºC + 273.

	Celsius	Fahrenheit	Kelvin
Ponto de gelo	0ºC	32ºF	273 K
Ponto de Vapor	100ºC	212ºF	373 K

Conversões de escalas

Fazendo uma proporção de segmentos e dividindo todos os denominadores pelo máximo divisor comum, ou seja por 20, temos:

ºC / 5 = (ºF – 32)/9 = (T – 273) / 5

Essa relação permite a conversão direta da temperatura de uma escala para outra.

Exemplo: Em um termômetro na escala fahrenheit está marcando 77ºF, calcule o valor desta temperatura na escala Celsius e na escala Kelvin?

Resolução: Substituindo 77 em F, temos:

ºC / 5 = (77 – 32) / 9

ºC / 5 = 45 / 9

ºC / 5 = 5, multiplicando cruzado temos:

ºC = 25ºC

Para Kelvin temos K = ºC + 273 = 25 + 273 = 298K

Calor

É a energia térmica em trânsito que passa, espontaneamente, do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.

Capacidade térmica

A capacidade térmica de um corpo corresponde à energia necessária para elevar a temperatura desse corpo em uma unidade.

Podemos obter a capacidade térmica de um corpo pela razão entre a quantidade de calor trocada e a variação de temperatura sofrida por ele:

C = Q / Dq , em que C é a capacidade térmica do corpo, Q é a quantidade de calor e Dq é a variação de temperatura sofrida pelo corpo.

Calor específico de uma substância

Sem que haja mudança de fase, vamos considerar uma unidade de massa de certa substância que, ao receber certa quantidade de calor, sofrerá uma variação de temperatura equivalente a uma unidade de temperatura.

O calor específico de uma substância corresponde à quantidade de calor que cada unidade de massa deve trocar, para que sua temperatura varie em uma unidade.

C = m . c, C é a capacidade térmica do corpo, m é a massa e c é o calor específico da substância.

Mudança de fase

Calor sensível(Q) é a quantidade de calor trocada por uma substância enquanto ela estiver numa mesma fase, a quantidade de calor sensível é dada por:

Q = m . c . Dq,  onde m é a massa da substância, c é o calor específico e  Dq  é a variação de temperatura.

A unidade de medida do calor sensível é a caloria (cal) 1 Cal = 4,18J

Calor Latente

Verifica-se que uma substância pura, durante a mudança de fase, troca calor, porém sua temperatura permanece constante. Nesse caso, não é possível aplicar a equação da troca de calor sensível, pois não ocorre mudança de temperatura e assim Dq = 0, e Q não pode ser 0. A troca de calor durante a mudança de fase é denominada quantidade de calor latente, e a equação que permite avaliar essa troca é a seguinte:

Q = m . L

onde Q é a quantidade de calor latente, m é a massa da substância que mudou de fase e L é o calor latente de mudança de fase.

Exemplo: Qual a quantidade de calor necessária para transformar 100 g de água na temperatura de 50ºC, em 100 g de vapor na temperatura de 150ºC, dados Calor específico da água 1,0 cal/ g ºC, calor específico do gelo 0,5 cal/ g ºC, calor latente de fusão 80 cal/ g?

Resolução: Devemos perceber que a água entrará em três processos que são os seguintes:

A água aumentando sua temperatura de 50ºC até 100ºC que é quando começa a ocorrer a fusão, o segundo processo é transformação de gelo para vapor e o terceiro processo é aumentar a temperatura de 100ºC até 150ºC.

Primeiro processo – Q = m . c . Dq = 100 . 1 . 50 = 500 cal

Segundo processo – Q = m . L = 100 . 80 = 800cal

Terceiro processo - Q = m . c . Dq  = 100 . 0,5 . 50 = 250cal

A quantidade de calor necessária é 500 + 800 + 250 = 1550 cal.

Experiência calorimetria

http://www.youtube.com/watch?v=Uv7W5uf54DY

Experiência calor específico e latente

http://www.youtube.com/watch?v=HjauW1_s6w8

Vídeo aula calor sensível ou específico

http://www.youtube.com/watch?v=dbmI0hYu_4s

Vídeo aula calor latente

http://www.youtube.com/watch?v=KzfufTkcuDk