Fisica energia

Sumário

1 - Escalas Termométricas                     ---------------------------------------------------- 2

1.1 – Escala Celsius                        ---------------------------------------------------- 2

1.2 – Escala Fahrenheit                ---------------------------------------------------- 3

1.3 – Escala Kelvin                        ---------------------------------------------------- 3

1.4 – Relações entre as escalas termométricas   ------------------------------------- 4

1.5 – Conversões entre as escalas        ---------------------------------------------------- 5

2 – Dilatação Térmica                ---------------------------------------------------- 7

2.1 – Dilatação Térmica Linear        ---------------------------------------------------- 8

2.2 – Dilatação Térmica Superficial        ---------------------------------------------------- 9

2.3 – Dilatação Volumétrica                ---------------------------------------------------- 10

2.1 – Dilatação da Água                ---------------------------------------------------- 12

3 - Calorimetria                        ---------------------------------------------------- 13

3.1 – Calor e temperatura                ---------------------------------------------------- 14

3.2 – Capacidade Térmica                ---------------------------------------------------- 15

3.3 – Calor Específico                        ---------------------------------------------------- 15

3.4 – Calor Sensível                        ---------------------------------------------------- 17

3.5 – Calor Latente                        ---------------------------------------------------- 18

3.6 – Curva de aquecimento                ---------------------------------------------------- 20

3.7 – Trocas de calor                        ---------------------------------------------------- 20

3.8 – Transmissão de calor                ---------------------------------------------------- 21

3.9 – Fluxo de calor                          ---------------------------------------------------- 23

4 – Referências Bibliográficas                ---------------------------------------------------- 24

1. Escalas Termométricas

As escalas termométricas são padrões ou mecanismos utilizados para medir a temperaturas dos corpos.

O estado térmico de um corpo se eleva conforme se aumenta a velocidade de movimento das partículas presentes no mesmo. A medida desta alteração é o que conhecemos por temperatura. As escalas termométricas surgiram da necessidade de registrar e quantificar o quanto um corpo está quente ou frio e cada escala de temperatura tem critérios e graduações diferenciadas podendo existir valores negativos para a temperatura ou não, até a diferença na equivalência de um grau entre elas.

Por padrão se utiliza o ponto de gelo da água e o ponto de vapor de água como valores fixos, ou seja, é a partir deles que as escalas são construídas e as temperaturas entre as escalas relacionadas. Vejamos algumas delas:

1. Escala Celsius

 Esta escala é a mais utilizada no Brasil. Oficializada pelo cientista Anders Celsius (1701-1744) no século XVIII em 1742. Atualmente por sugestão de cientistas reunidos nas convenções internacionais, usa-se praticamente em todo o planeta essa escala. Ela tem como características principais ser considerada uma escala centígrada, onde os pontos fixos são de 0° C para o ponto gelo ou ponto de fusão e 100° C para ponto vapor ou ponto de ebulição.[pic 1]

1. Escala Fahrenheit

 Outra escala bastante utilizada, principalmente nos Estados Unidos e Inglaterra. Esta escala foi criada pelo inventor Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) em meados dos anos de 1742 (Daniel também foi o inventor do termômetro de mercúrio). Portanto, ele determinou dois pontos iniciais. Ele introduziu seu termômetro, ainda sem nenhuma escala, dentro da mistura de água, gelo e sal e amônia. O mercúrio se deslocou dentro do termômetro até parar em determinada posição, a qual ele marcou e chamou zero. O segundo ponto fixo ele obteve ao medir a temperatura do corpo humano, fazendo com que o mercúrio parasse num segundo ponto. Quando isso aconteceu, Fahrenheit marcou a segunda posição e a chamou de 100. Após isto, ele dividiu a distancia entre os dois pontos por 100 e teve então sua escala criada.[pic 2]

Ao medir a temperatura da fusão do gelo em água na sua nova escala Fahrenheit achou o correspondente a 32° F, enquanto, a temperatura de ebulição da água era de 212° F.

1. Escala Kelvin

 Esta escala também conhecida como escala absoluta, foi verificada pelo físico William Thompson (1824-1907), também conhecido como Lorde Kelvin. Esta escala tem como referência a temperatura do menor estado de agitação de qualquer molécula e é calculada a partir da escala Celsius.[pic 3]

Na pratica esse ponto é impossível de se alcançar, contudo, esse valor foi alcançado teoricamente na escala Celsius e corresponde a um valor igual a      -273,15°.

Durante a realização de experimentos verificou que se o volume de um gás for mantido constante, a sua pressão seria reduzida a uma razão de 1/273 do valor inicial para variação de -1° C na temperatura. Assim, ele concluiu que se o gás sofresse uma redução de temperatura de 0°C para -273° C, a sua temperatura reduziria a zero. A esse valor e de -273° C ficou conhecido como zero absoluto. Kelvin atribuiu o zero da sua escala como sendo igual a -273° C na escala Celsius.

1. Relação entre as escalas termométrica

[pic 4]

1. Conversões entre escalas

Para que seja possível expressar temperaturas dadas em uma escala para outra qualquer, deve-se estabelecer uma convenção geométrica de semelhança.