A Termodinâmica

Universidade Federal Rural do Semi-Árido

Ondas e Termodinâmica

Docente: Ana Tereza de Abreu

Discentes: Ana Beatriz Carvalho Jales

Mônica Monalisa Souza Valdevino

Yngrid Luana Reis

Termodinâmica

                                         Mossoró- RN

12/2015

Introdução:

É comum que haja no dia-a-dia a aplicação errada do significado de temperatura e calor, sendo usados como sinônimos, mas são propriedades diferentes. A temperatura está ligada a energia interna de um sistema termodinâmica, onde essa temperatura é medida pela agitação das moléculas, que está diretamente ligado ao deslocamento da energia cinética de uma partícula.  Calor, por sua vez, é uma forma de energia referente a transferência de energia térmica em movimento entre partículas atômicas.

     Tendo a diferença entre temperatura e calor, podemos estudar as leis da termodinâmica, que é o segmento da física que estuda os efeitos da variação de temperatura, pressão e volume, aplicados em um determinado corpo. A lei zero da termodinâmica define como acontecem as trocas de calor nos corpos, onde o equilíbrio térmico entre estes materiais é atingido quando os mesmos atingem a mesma temperatura. Estando relacionada com a energia interna dos corpos, desta forma, está relacionada com a temperatura.

   Na primeira lei da termodinâmica é tratado o princípio da conservação de energia, que prevê o comportamento de um determinado sistema onde há troca de energia do meio externo na forma de calor e trabalho. Um sistema não é capaz de criar ou consumir energia, pois a energia não se perde ou cria, ela se transforma ou se conserva. A Segunda lei da termodinâmica é referente ao funcionamento das máquinas térmicas, onde temos que a quantidade de entropia de um corpo isolado termodinamicamente tende a aumentar com o tempo, até que o mesmo alcance um valor máximo. Estabelecendo condições em que as transformações termodinâmicas possam existir.

Desenvolvimento:

-Temperatura e Sensação térmica:

As partículas que constituem o corpo humano estão em continuo movimento, pode-se entender como temperatura, uma grandeza de mede a agitação térmica. A sensação térmica que se tem ao entrar em contato com um corpo, é um critério bastante impreciso para classificar a temperatura, pois um corpo pode produzir sensações diferentes em pessoas diferentes.

- Medindo a temperatura:  

Devido a agitação térmica não poder ser medida indiretamente, mede- se a diretamente, baseando-se nas propriedades que variam com ela, a medição dela é feita a partir de um termômetro, que após permanecer um tempo em contato com o corpo, ambas ficam com a mesma temperatura, e entram em equilíbrio térmico.

O termômetro mais utilizado é o termômetro de mercúrio. No qual a grandeza termométrica é a altura h de uma coluna de mercúrio numa haste capilar, interligada a um reservatório chamado bulbo, onde contém o mercúrio.

- Escalas Termométricas:

As escalas termométricas são padrões de fazer relações com as medidas, que considera pontos em comum entre as medidas de temperatura, para que se possa fazer a conversão entre as mesmas. Por método padrão se utiliza o ponto de gelo da água e o ponto de vapor de água como pontos fixos, logo, é a partir daí que as escalas são desenvolvidas e relacionada com outras escalas.

A escala Celsius é utilizada no Brasil. Ela possui características por ser considerada uma escala centígrado, pois os pontos fixos são de 0 oC para o ponto de fusão do gelo e 100 oC para o ponto de vapor da agua, por exemplo. 

A Escala Fahrenheit utilizada principalmente nos países de língua inglesa, foi criada em 1708 pelo Alemão Daniel Fahrenheit, ele referenciou a temperatura de uma mistura com gelo e cloreto de amônia (0 °F) e a temperatura do corpo humano (100 °F). E a comparou com a escala Celsius.

[pic 1]

(Imagem 1: Relação entre Celsius e Fahrenheit)

 A Escala de Kelvin conhecida como a escala absoluta, foi estudada e descoberta pelo Inglês William Thompson, conhecido como o Lorde Kelvin. Ela possui como referência a temperatura do menor estado de agitação de qualquer molécula (0 K) e é calculada a partir da escala Celsius.

-273 °C = 0 K

0 °C = 273 K

100 °C = 373 K

[pic 2]

(Imagem 2: Proporções das escalas termométricas)

- Dilatação Térmica

No estado sólido, as moléculas se dispõe de maneira regular e elas agem em intensas forças de coesão. As moléculas ficam repouso e o seu movimento é bastante limitado. A medida que a temperatura de um solido aumenta, as amplitudes das vibrações moleculares aumentam, sendo assim, as distancias entre as moléculas tornam-se maiores, consequentemente o corpo do sólido é aumentado, denominado de dilatação térmica.

[pic 3]

(Imagem 3: O anel de Gravesande, criado por W. J. Gravesande, a esfera quando aquecida, não consegue ultrapassar o anel.

Se a temperatura de um corpo diminui, as distancias também são reduzidas, pois as amplitudes das vibrações moleculares tornam-se menores, logo as dimensões dos sólidos diminuem, causando a contração térmica.

 - Dilatação Térmica Linear

Dilatação aplicada nos corpos em estado sólido, consiste na variação de apenas uma dimensão. Pode ser encontrada em barras, cabos e fios.

Em uma barra homogênea, de comprimento LO a uma temperatura inicial θ0. Quando a temperatura é aumentada até ficar maior do que a inicial, observa-se que essa barra passa a ter um comprimento maior do que o comprimento inicial

[pic 4]

(Imagem 4: Dilatação linear dos corpos).

Logo, é possível concluir que a dilatação linear ocorre proporcionalmente à variação de temperatura e ao comprimento inicial de um solido. Por sua vez ao serem analisados sólidos de dimensões iguais, mas feitas de um material diferente, a variação de comprimento será diferente, devido a dilatação levar em consideração as propriedades do material com que o objeto é feito, este é a constante de proporcionalidade da expressão, denominada de coeficiente de dilatação linear (α).