Resumo - Termologia 4b4f3x

Termologia A. Termometria Conceito de Temperatura É a medida do estado de agitação das partículas do corpo. Conceito de Calor Energia térmica em trânsito. Termômetro São corpos utilizados para determinação de temperatura. Determinação de Temperatura É feita de maneira indireta, por meio da medida de uma grandeza características do termômetro (grandeza termométrica), que varia com a temperatura. Escala termométrica É um conjunto de valores numéricos que pode assumir a temperatura. Primeiro ponto fixo: ponto de fusão de gelo à pressão normal (1 atm) g. Segundo ponto fixo: ponto de vapor à pressão constante (1 atm) . Escalas Usuais

Equação Termométrica θ  θg θυ  θ g



x  xg

x  grandeza termométrica

xυ  xg

θ  eescala de temperatura

Relação entre as escalas: θC θ  32 TK  273  F  5 9 5

Escala Absoluta: é toda escala que tem seu inicio (zero) no zero absoluto. Zero Absoluto: é a temperatura na qual a agitação molecular é nula.

B. Calorimetria Calor e Equilíbrio Térmico Quando dois corpos, em temperaturas diferentes, são postos em contato, há agem de energia térmica dos mais quentes para o mais frio, até que seja atingido o equilíbrio térmico. Nessa situação, os dois têm a mesma temperatura.

Principio Número Zero da Termodinâmica “Se dois estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre si.” Igualdade das Quantidades de Calor Trocadas Se dois ou mais corpos são misturados, constituindo um sistema termicamente isolado, havendo entre eles apenas troca de calor, temos:

 Qcedida =  Qrecebida Classificação do Calor  Calor Sensível: produz variação de temperatura.

Q = m . c .  c = calor especifico C=

Q

θ

 m . c = capacidade térmica (ou calorífica)

 Calor Latente: produz mudança de estado.

Q=m.L L = calor latente de mudança defase Equivalente em Água de um Sistema (E) É a massa de água que tem capacidade térmica igual à do sistema. C  C H 2O  m H 2O . C H 2O  E

 Q  E . θ

 cal   C H 2O  1  g º C  

C. Mudanças de Estado Nomenclatura

São endotérmicas: fusão e vaporização. São exotérmicas: solidificação e liquefação. Vaporização  evaporação, ebulição e calefação. Liquefação  condensação. Com relação à figura anterior e o cálculo do calor latente:

Q1 = m . LF e Q2 = m . LV LF = - LS e LV = - LL Leis de Mudanças de Estados   

Sob pressão constante, durante a mudança de estado, não variação de temperatura. Para uma dada pressão, cada substância tem a sua temperatura de mudança de estado (fusão ou ebulição) bem definida. Variando a pressão, a temperatura de mudança de estado também varia.

Curvas de Aquecimento ou de Resfriamento Dão a variação da temperatura de um corpo em função da quantidade de calor recebida ou cedida pelo corpo.

Q1 = m . csol . (F - 1) Q2 = m . LF Q3 = m . clíq . (E - F) Q4 = m . LV Q5 = m . cvap . (2 - E)

D. Transmissão de Calor Condução Processo de transmissão de energia de partícula para partícula, por meio da agitação atômico-molecular.

 

Q k . A . ( θ1  θ 2 )  t e

 

k . A . ( θ1  θ 2 ) e



Q = quantidade de calor transmitida de região (1) para a região (2).



k = coeficiente de condutividade térmica (depende do material)



A = área



e = espessura



 = temperatura



t = intervalo de tempo

Convecção Processo de transmissão de energia por meio do movimento de uma massa fluida (líquida ou gases), em razão da diferença de temperatura entre uma região e outra. Radiação Processo de transmissão de energia por meio de ondas eletromagnéticas: este é o único processo de transmissão de calor que ocorre no vácuo.

E. Gases Perfeitos Variáveis de Estado de um Gás  Volume (V): os gases não têm volume e nem forma próprios. Por definição, volume de um gás é o volume de um recipiente que o contém.  Pressão (p): a pressão de um gás deve-se aos choques das moléculas contra as paredes do recipiente.  Temperatura (T): mede o estado de agitação das partículas do gás. No estudo dos gases usa-se a temperatura absoluta em k (kelvin) que é obtida a partir da temperatura em ºC (graus Celsius) por meio da relação: T = c = 273 Equação de Estados dos Gases Perfeitos

Equação de Clapeyron É a equação que relaciona entre si as variáveis de estado. P.V=n.T.T

n m M

n  número de mols m  massa M  molécula  grama

R = 0,082 atm . 1/K . mol  2 cal/K . mol (constante universal dos gases perfeitos)

Transformações Gasosas 

Transformação qualquer: p .V p .V p .V = constante ou 1 1  2 2 T1 T2 T Transformação Isotérmica (T = constante)

N = constante  

n  constante   p . V  cons tan te ( Lei de Boyle e Mariotte ) T  constante 



Transformação Isobárica (p = constante): n  constante   V  k . T ( Lei de Gay  Lussac ) T  constante 



Transformação Isométrica (V = constante)

n  constante   p  k . T ( Lei de Charles ) V  constante 

Mistura de Gases p1

p2

p3

n1 V1

n 2 V2

n3 V3

T1

T2

T3

nF

pF VF TF

nF  n1  n2  n3 p .V p F . VF p .V p .V  1 1  2 2  3 3 TF T1 T2 T3

F. Termodinâmica Trabalho de um Gás (transformação qualquer)

N

Vaumenta  gás realiza Vaumenta  gás realiza Vaumenta  gás realiza ( Vdiminui  gás recebe Vdiminui  gás recebe ( Vdiminui  gás recebe V  constante  V  constante  V  constante  Transformação Isobárica (p = constante)

=0

área do diagrama (p x V)

> 0) < 0)

= p (Vƒ– Vi) 

= p . V

Transformação Fechada (Cíclica)

ciclo

= área interna do ciclo

Sentido horário  realiza

(

Sentido anti-horário  recebe

> 0) (

< 0)

Energia Interna (U) Regra: Taumenta  Uaumenta Tdiminui  Udiminui Tconst.  Uconst. Exceção: mudança de estado. Para gases perfeitos e gases reais monoatômicos: U = Ectransf. =

3 n.R.T 2

Lei de Joule: “A energia interna de um gás perfeito depende exclusivamente da temperatura.” Propriedade: a energia interna é função de ponto. Portanto: a variação de energia interna não depende dos estados intermediários.

Primeiro Principio da Termodinâmica

Q=

+ U

Aplicações do Primeiro Princípio 

Isométrica:

V = constante 



= 0  QV = U

Isotérmica:

T = constante  U = 0  Q =



Isobárica: P = constante



Adiabática: Q=0 = - U V aumenta  p, T e U diminuem V diminui  p, T e U aumentam

G. Dilatação Térmica dos Sólidos

Dilatação Linear

L = L1 . α .  L2 = L1 (1 + α . )

Representação gráfica de L = f() L

L2 = L1 (1 + α . ) Q

Tg Q

L1

N

L1 . α



1

Dilatação Superficial

A = A1 .  .  A2 = A1 . (1 +  . )

Dilatação Volumétrica

V = V1 .  .  V2 = V1 . (1 +  . )

V2 V1 1

2

Relação entre ,  e  β  2α α β γ   ou  1 2 3 γ  3α

Dilatação dos Líquidos

L  coeficiente de dilatação do líquido (real); F  coeficiente de dilatação do frasco; ap  coeficiente de dilatação aparente do líquido no frasco correspondente (depende do líquido e do frasco).