A Termologia ( termo = calor, logia = estudo) é a parte da Física encarregada de estudar o calor e seus efeitos sobre a matéria. A Termologia está intimamente ligada à energia térmica, estudando a transmissão dessa energia e os efeitos produzidos por ela quando é fornecida ou retirada de um corpo. Energia interna Todos os corpos são constituídos por partículas que estão sempre em movimento. Esse movimento é denominado energia interna do corpo. O nível de energia interna de um corpo depende da velocidade com que suas partículas se movimentam. O estado de aquecimento de um corpo influi no estado de agitação de suas partículas, tornando-o mais acentuado à medida que o corpo vai ficando mais quente. Conceito de Calor Calor é a energia térmica em trânsito, ou seja, é a energia que está sempre em constante movimento, sempre sendo transferida de um corpo para outro. Calor é a energia que flui de um corpo com maior temperatura para outro de menor temperatura. Como sabemos a unidade de representação de qualquer forma de energia é o joule (J), porém para designar o calor, é adotada uma unidade prática denominada caloria, onde 1 cal = 4,186 J. Conceito de Temperatura Já temperatura é o grau de agitação das moléculas, ou seja, calor e temperatura são conceitos bem diferentes com os quais a termologia trabalha. Temperatura é a grandeza que mede o estado de agitação das moléculas. Quanto mais quente estiver uma matéria, mais agitadas estarão suas moléculas, assim, a temperatura é o fator que mede a agitação dessas moléculas, determinando se uma matéria está quente, fria, etc. Todos os corpos existentes na natureza, sólidos, líquidos ou gasosos, quando em processo de aquecimento ou resfriamento, ficam sujeitos à dilatação ou contração térmica. Dilatação Térmica dos sólidos • Dilatação Linear: é a dilatação que se caracteriza pela variação no comprimento do corpo. • Dilatação Superficial: é a dilatação que se caracteriza pela variação na área superficial do corpo. • Dilatação Volumétrica: é a dilatação que se caracteriza pela variação no volume do corpo. Em nosso cotidiano existem inúmeras situações que envolvem a dilatação térmica dos materiais. Quando colocamos uma quantidade de chá muito quente em um copo de vidro comum pode ocorrer de ele trincar. Isso ocorre porque a parte interna do copo se dilata ao ser aquecido, no entanto, o vidro é um mau condutor de calor de forma que a parte externa do mesmo demora para ser aquecida. Dessa forma, ocorre diferença de dilatação entre as partes interna e externa do copo, o que acaba por fazê-lo trincar. Durante a construção de pontes e viadutos deixam-se pequenas fendas para que essas estruturas possam dilatar quando a temperatura aumentar, sem que aconteçam as rachaduras. Nas ferrovias existem pequenos espaços que separam um trilho de outro, possibilitando que eles se dilatem sem provocar danos à estrutura. Equilíbrio térmico é o estado onde a temperatura de dois ou mais corpos são iguais. Assim, quando um corpo está em equilíbrio térmico em relação a outro, cessam os fluxos de troca de calor entre eles. Ex: Quando uma xícara de café é deixada por certo tempo sobre uma mesa, ela esfriará até entrar em equilíbrio térmico com o ambiente em que está. Termômetros Aparelhos que permitem medir a temperatura de um corpo. A temperatura de um corpo indica se esse corpo vai ganhar ou perder energia interna ao entrar em contato com outro corpo. Se dois corpos, um quente e outro frio, forem colocados em contanto, uma parcela da energia interna do corpo quente passará para o corpo frio sob a forma de calor. Um termômetro colocado sobre o corpo quente mostra que sua temperatura diminui, enquanto que outro termômetro colocado sobre o corpo frio mostra que sua temperatura aumenta. Um termômetro colocado sobre o corpo quente mostra que sua temperatura diminui, enquanto que outro termômetro colocado sobre o corpo frio mostra que sua temperatura aumenta. Por Interpolação obtemos a equação C/5 = F-32/9 = K-273/5 Faça a conversão de 30º C para as escalas Kelvin e Fahrenheit C/5 = F-32/9 = K-273/5 Exercícios paginas 156 e 157 Nº 1 ao 8. Propagação de calor É mais fácil segurar uma panela quente com cabo de madeira do que com cabo de metal. O cabo de metal se aquece muito porque conduz calor rapidamente. • Bons condutores de calor: materiais que conduzem calor com facilidade. Ex: Metais • Maus condutores de calor: Não conduzem bem o calor. Ex: madeira, plástico, borracha. Propagação de calor O calor pode se propagar de um corpo para outro de três maneiras: Condução; Convecção; Irradiação. Condução Transmissão de energia térmica de uma partícula a outra. Convecção Transmissão de calor que se dá pelo deslocamento de uma determinada massa de matéria. Irradiação Transmissão por infravermelhos. meio de raios Todos os corpos no universo emitem calor por irradiação. Revisando Quantidade de calor Temperatura: medida do estado de agitação das partículas da matéria. Calor: energia que se transfere de um corpo para outro. Calor se mede em joules ou calorias 1 Caloria = 4,2 joules Calor especifico Quantidade de calor que eleva em 1ºC a massa de 1g de substância. Calor sensível Quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um corpo. Q=m.C. T m = massa (gramas) c = calor específico (cal/g ºC) T = variação de temperatura (ºC) Temperatura final -- Temperatura inicial Exemplo Qual a quantidade de calor necessária para elevar de 24ºC para 80º C a temperatura de um bloco de 100 g de cobre? Sendo o calor específico do cobre 0,092 cal/g ºC Calor latente Quantidade de calor absorvida ou perdida e que não afeta a temperatura. Acontece nas mudanças de estados de agregação da matéria. Q=m.L m = massa (g) L = Calor latente da substância Exemplo Calcule a quantidade de calor necessária para transformar 300 g de gelo a 0ºC em água a 0ºC, sabendo que o calor latente da água é 80 cal/g