Física Experimental - Termodinâmica - Conjunto de termodinâmica (termologia) - EQ191
Índice Remissivo ........................................................................................................................................................................................................ 6
Abertura .................................................................................................................................. 9
Atendimento ao cliente. ...................................................................................................................................................................... 9
Também dos Direitos Autorais: ......................................................................................................................................................... 9
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autorização do(s) fotógrafo(s) e/ou ilustrador(es) como da concordância das pessoas retratadas, se for o caso.” .......................... 9
Também das Patentes Industriais: .................................................................................................................................................... 9
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Industrial, sendo proibida sua cópia ............................................................................................................................................... 9
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Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Revisor: Nei Kissmann
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PCN ........................................................................................................................................ 10
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1992.135 ................................................................................................................................. 11
Conheça o conjunto para termodinâmica (termologia). ............................................................................................................... 11
1992.000_1 ............................................................................................................................. 13
Conheça o dilatômetro linear, digital. ............................................................................................................................................. 13
1992.000_2 ............................................................................................................................. 14
A preparação e os ajustes do dilatômetro, como colocar o corpo de prova. ................................................................................. 14
• Como preparar a conexão de saída dos vapores. ........................................................................................................................ 14
• A quantidade de água no reservatório. ........................................................................................................................................ 14
• A importância da fonte de calor. ................................................................................................................................................. 14
Como colocar ou trocar o corpo de prova. ...................................................................................................................................... 14
• Como variar o comprimento inicial do corpo de prova. ............................................................................................................. 15
Os ajustes no painel do medidor para iniciar o experimento. ....................................................................................................... 15
• O ajuste do zero no medidor. ...................................................................................................................................................... 15
• Quando fazer as leituras finais num experimento. ...................................................................................................................... 15
• Como fazer a leitura no medidor de dilatação. ........................................................................................................................... 16
• Considerações sobre valor final do experimento. ........................................................................................................... 16
Caso de termômetros químicos: Como e onde os colocar. ............................................................................................................. 16
• Caso de dilatômetro com termômetros. ........................................................................................................................... 16
Caso de dilatômetro com medidores digitais: Como e onde colocar o(s) sensor(es) termoelétrico(s). ...................................... 16
1992.016C .............................................................................................................................. 17
Conheça o conjunto Boyle-Mariotte, com manômetro. ................................................................................................................. 17
• O cabeçote. ................................................................................................................................................................................. 17
• O disco espelhado. ...................................................................................................................................................................... 17
• A leitura do número de voltas. .................................................................................................................................................... 18
• O manômetro. ............................................................................................................................................................................. 18
• A mudança de escala de kgf/cm2 para kPa. ................................................................................................................................ 18
• A mudança de escala de psi para kPa. ......................................................................................................................................... 18
• A pressão atmosférica no local. .................................................................................................................................................. 18
• A mudança de escala de hPa para kPa. ........................................................................................................................................ 18
A lei de Boyle e Mariotte. ................................................................................................................................................................. 18
Como determinar o volume inicial do gás confinado no EQ037C. .............................................................................................. 18
1
Física Experimental - Termodinâmica - Conjunto de termodinâmica (termologia) - EQ191
• O teste da vedação. ..................................................................................................................................................................... 19
1992.025A .............................................................................................................................. 20
Conheça o conjunto para o comportamento cinético dos gases. ................................................................................................... 20
1992.027 ................................................................................................................................. 21
Conheça o conjunto demonstrativo para meios de propagação do calor. .................................................................................... 21
1992.064 ................................................................................................................................. 22
Conheça o conjunto para radiação térmica. ................................................................................................................................... 22
• Observações importantes. ........................................................................................................................................................... 22
1992.096 ................................................................................................................................. 23
Conheça o conjunto para determinação de densidade .................................................................................................................. 23
O picnômetro ..................................................................................................................................................................................... 23
Recomendações para picnometria ................................................................................................................................................... 23
• A densidade absoluta .................................................................................................................................................................. 23
• A unidade da densidade absoluta no SI ........................................................................................................................... 23
• Cuidados na medida da densidade de um sólido ........................................................................................................................ 23
• Cuidados ao medir a massa das amostras ................................................................................................................................... 23
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Revisor: Nei Kissmann
1993.002A_85A...................................................................................................................... 24
Conheça o calorímetro transparente de duplo vaso, 1000 mL. ..................................................................................................... 24
1993.002A .............................................................................................................................. 25
Termodinâmica, a calorimetria. ...................................................................................................................................................... 25
A calorimetria. .................................................................................................................................................................................. 25
• O calor. ....................................................................................................................................................................................... 25
• A caloria (cal). ............................................................................................................................................................................ 25
• A capacidade térmica (capacidade calorífica). ............................................................................................................................ 25
• O calor latente de mudança de estado. ........................................................................................................................................ 25
• O calor específico (capacidade térmica mássica). ....................................................................................................................... 25
O que é um calorímetro. ................................................................................................................................................................... 25
• Para que serve o calorímetro. .......................................................................................................................................... 25
As trocas de calor no interior do calorímetro, método das misturas. ........................................................................................... 25
• O calor perdido e o calor recebido. ............................................................................................................................................. 26
• O equivalente em água do calorímetro. ...................................................................................................................................... 26
• O que é um calorímetro elétrico e para que ele serve. ................................................................................................................ 26
• O equivalente mecânico do calor. ............................................................................................................................................... 27
• Joule, James Prescott (1818-1889). ................................................................................................................................. 27
1992.001 ................................................................................................................................. 28
Cuidados relevantes ao utilizar uma lamparina. ........................................................................................................................... 28
• Ao abastecer. ............................................................................................................................................................................... 28
Caso de lamparina para álcool gel................................................................................................................................................. 28
Caso de lamparina para álcool líquido. ......................................................................................................................................... 28
• Antes de acender. ........................................................................................................................................................................ 28
• Durante o experimento. .............................................................................................................................................................. 28
• Ao apagar. ................................................................................................................................................................................... 28
• Ao guardar. ................................................................................................................................................................................. 28
TAB_0020 .............................................................................................................................. 29
Tabela da densidade absoluta da água em função da temperatura. ............................................................................................. 29
0001.320 ................................................................................................................................. 30
A pressão exercida pelo ar atmosférico, a pressão atmosférica. .................................................................................................... 30
A ação da pressão atmosférica ao bebermos um líquido. .............................................................................................................. 30
A ação da pressão atmosférica ao utilizarmos um conta-gotas. .................................................................................................... 30
1042.033 ................................................................................................................................. 31
A calibração do picnômetro ............................................................................................................................................................. 31
1042.034 ................................................................................................................................. 33
Um modo de determinar a densidade de um líquido ..................................................................................................................... 33
2
Física Experimental - Termodinâmica - Conjunto de termodinâmica (termologia) - EQ191
1042.035 ................................................................................................................................. 35
Um modo de determinar a densidade de um sólido ....................................................................................................................... 35
1052.004 ................................................................................................................................. 37
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Revisor: Nei Kissmann
A energia térmica. ............................................................................................................................................................................. 37
• A energia térmica. ....................................................................................................................................................................... 38
• A termodinâmica......................................................................................................................................................................... 38
• A agitação molecular do corpo. .................................................................................................................................................. 39
• A temperatura. ............................................................................................................................................................................ 39
• O equilíbrio térmico. .................................................................................................................................................................. 39
• Os pontos fixos de definição das escalas termométricas. ........................................................................................................... 39
• Celsius, Anders (1701–1744). ......................................................................................................................................... 39
• A escala Celsius (escala centígrada). ............................................................................................................................... 40
• Fahrenheit, Daniel Gabriel (1686 - 1736). ...................................................................................................................... 40
• A escala Fahrenheit. ........................................................................................................................................................ 40
• Kelvin, Lord William Thomson (1824 - 1907). .............................................................................................................. 40
• A escala Kelvin ou escala absoluta. ................................................................................................................................. 40
A elevação de temperatura geralmente provoca um aumento de volume no corpo aquecido. ................................................... 40
• A dilatação. ................................................................................................................................................................................. 40
1052.004B............................................................................................................................... 41
As escalas termométricas. ................................................................................................................................................................ 41
• O termoscópio e o termômetro. .................................................................................................................................................. 41
As transformações de uma escala para outra. ................................................................................................................................ 41
• Relacionando as escalas Fahrenheit, Kelvin e Celsius. .............................................................................................................. 42
• Os pontos fixos conhecidos por ponto do gelo (fusão) e ponto de vapor da água (ebulição). ................................................... 42
1052.005 ................................................................................................................................. 43
O calor, a temperatura e a capacidade do corpo de armazenar energia. ..................................................................................... 43
1052.006 ................................................................................................................................. 46
O equilíbrio térmico. ........................................................................................................................................................................ 46
1052.007 ................................................................................................................................. 48
Reconhecendo a capacidade térmica (capacidade calorífica) como característica do corpo. .................................................... 48
• O que é a capacidade térmica (capacidade calorífica). ................................................................................................................ 48
• A capacidade térmica, função tanto da natureza da substância como da massa. ......................................................................... 49
1052.008 ................................................................................................................................. 50
A mudança de estado líquido-sólido e a mudança de estado sólido-líquido. ............................................................................... 50
• Os estados físicos da água. ......................................................................................................................................................... 50
O degelo. ............................................................................................................................................................................................ 51
1052.019 ................................................................................................................................. 53
A dilatação cúbica de um corpo em função da temperatura. ........................................................................................................ 53
• Gravesande, Willem Jacob‘s (1688 - 1742). ................................................................................................................... 53
• O anel de Gravesande. ................................................................................................................................................................ 53
A alteração nas dimensões de um orifício devido a variação de temperatura. ............................................................................ 53
1052.020 ................................................................................................................................. 54
A alteração no comprimento do latão em função da temperatura. .............................................................................................. 54
• O latão. ............................................................................................................................................................................ 54
1052.020A .............................................................................................................................. 55
A dilatação do latão em função do comprimento inicial, sob mesma variação da temperatura. .............................................. 55
1052.020B............................................................................................................................... 57
A determinação do coeficiente de dilatação linear do latão. ......................................................................................................... 57
1052.020C .............................................................................................................................. 58
A determinação do coeficiente de dilatação linear do aço. ............................................................................................................ 58
• O aço 1020. ..................................................................................................................................................................... 58
1052.020D .............................................................................................................................. 59
A determinação do coeficiente de dilatação linear do cobre. ......................................................................................................... 59
3
Física Experimental - Termodinâmica - Conjunto de termodinâmica (termologia) - EQ191
• O cobre. ........................................................................................................................................................................... 59
1052.023 ................................................................................................................................. 60
A transferência (transmissão, propagação) do calor. ..................................................................................................................... 60
• A transferência do calor entre corpos. ........................................................................................................................................ 60
• A transferência do calor e as maneiras do calor se transferir. ..................................................................................................... 60
• A transferência do calor conhecida como condução do calor. .................................................................................................... 60
• A transferência do calor conhecida como correntes de convecção. ............................................................................................ 60
• As correntes de convecção. ............................................................................................................................................. 60
• A transferência do calor conhecida como irradiação do calor. .................................................................................................... 60
1052.024 ................................................................................................................................. 62
Os meios de propagação de calor (meios de transmissão, transferência de calor). ..................................................................... 62
• A propagação do calor de molécula à molécula, sem deslocamento de matéria. ........................................................................ 62
• A propagação do calor de molécula à molécula, com deslocamento de matéria......................................................................... 63
• A propagação do calor por onda eletromagnética, sem necessidade de um meio material. ........................................................ 63
A influência da cor e da substância em isolamentos térmicos, o corpo negro. ............................................................................. 64
Os tipos de tecidos e o isolamento térmico que propiciam. ........................................................................................................... 65
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Revisor: Nei Kissmann
1052.026 ................................................................................................................................. 66
Algumas transformações energéticas (elétrica, luminosa, térmica e mecânica). ......................................................................... 66
• Joule, James Prescott (1818-1889). ................................................................................................................................. 66
• O efeito Joule. ............................................................................................................................................................................. 66
• A temperatura no filamento de uma lâmpada incandescente. .......................................................................................... 66
• O gradiente de temperatura. ........................................................................................................................................................ 66
1052.027A .............................................................................................................................. 68
A determinação do equivalente em água de um calorímetro. ....................................................................................................... 68
• O equivalente em água do calorímetro. ...................................................................................................................................... 68
1052.030 ................................................................................................................................. 70
A determinação do calor específico (capacidade térmica mássica) de um sólido. ....................................................................... 70
• O calor específico (capacidade térmica mássica) de uma substância. ......................................................................................... 70
• O calor específico do alumínio (capacidade térmica mássica do alumínio). .............................................................................. 71
• O calor específico do ferro (capacidade térmica mássica do ferro). ........................................................................................... 72
1052.030A .............................................................................................................................. 73
A dependência do calor específico (capacidade térmica mássica) em relação à natureza do corpo. .......................................... 73
1052.030B............................................................................................................................... 74
A determinação do calor latente de fusão do gelo. ......................................................................................................................... 74
1052.031 ................................................................................................................................. 75
As curvas de aquecimento de líquidos e a equação fundamental da termodinâmica. ................................................................ 75
• A importância do trocador de calor. ............................................................................................................................................ 75
1052.032C .............................................................................................................................. 77
A transformação isotérmica, a lei de Boyle-Mariotte. ................................................................................................................... 77
Pré-requisito para o experimento. ................................................................................................................................................. 77
• Boyle, Robert (1627 - 1691). .......................................................................................................................................... 77
• Mariotte, Edme (1620 - 1684). ........................................................................................................................................ 77
Pré-requisitos para o experimento. ............................................................................................................................................... 78
• O volume inicial do gás confinado. ............................................................................................................................................ 78
• A pressão absoluta. ..................................................................................................................................................................... 78
1052.033 ................................................................................................................................. 81
A determinação do calor específico (capacidade térmica mássica) de um líquido. ..................................................................... 81
1052.035 ................................................................................................................................. 83
Análise do comportamento cinético dos gases. ............................................................................................................................... 83
• Como efetuar o cálculo cinético da pressão. ............................................................................................................................... 83
• Como interpretar cineticamente a temperatura. .......................................................................................................................... 84
• Como calcular a energia cinética média molecular. .................................................................................................................... 84
• Como calcular a energia interna de um gás perfeito. .................................................................................................................. 84
4
Física Experimental - Termodinâmica - Conjunto de termodinâmica (termologia) - EQ191
• O que se entende por modelo. ..................................................................................................................................................... 84
1121.018 ................................................................................................................................. 86
A influência do revestimento da superfície no conforto térmico. .................................................................................................. 86
• Leslie, Sir John (1766 - 1832). ........................................................................................................................................ 86
• O cubo de Leslie. ........................................................................................................................................................................ 86
• A radiação térmica. ..................................................................................................................................................................... 86
• A superfície absorsora e a superfície refletora. ........................................................................................................................... 86
• O corpo opaco à luz. ................................................................................................................................................................... 87
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Revisor: Nei Kissmann
1121.020 ................................................................................................................................. 89
A lei de Stefan-Boltzmann, radiação do corpo negro. .................................................................................................................... 89
• A radiação eletromagnética. ........................................................................................................................................................ 89
• A radiação térmica. ..................................................................................................................................................................... 89
• O corpo negro. ............................................................................................................................................................................ 89
• A radiação do corpo negro............................................................................................................................................... 89
• A radiação emitida pela superfície ideal é chamada de radiação do corpo negro. ........................................................... 90
• A emissividade do corpo. ........................................................................................................................................................... 90
• A taxa de emissão de radiação de uma superfície. ...................................................................................................................... 90
• Stefan, Joseph (1835-1893). ............................................................................................................................................ 90
• Boltzmann, Ludwig Edward (1844 - 1906). ................................................................................................................... 90
A lei de Stefan e Boltzmann. ............................................................................................................................................................ 90
5
Física Experimental - Termodinâmica - Conjunto de termodinâmica (termologia) - EQ191
Índice Remissivo
A
absorsora 88
absorvedor 90
aço 1020 58
agitação atômica ou molecular do corpo 39
ajuste do zero no medidor 15
Anders Celsius 40
anel de Gravesande 53
B
Boltzmann, Ludwig Edward (1844 - 1906) 90
Boyle, Robert (1627 - 1691) 77
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Revisor: Nei Kissmann
C
cálculo cinético da pressão 84
calibração do picnômetro 31
calor 25, 26, 27, 39
calor específico (capacidade térmica mássica) 25, 49, 70, 81
calor específico de um líquido 81
calor específico do alumínio 71, 82
calor específico do ferro 72
calor latente de fusão 74
calor latente de fusão do gelo 74
calor latente de mudança de estado 25
calor latente de solidificação da água 25
calor perdido e o calor recebido 26
calor sensível 25, 70
caloria (cal) 25, 27
calorimetria 25
calorímetro 25
câmara com paredes adiabáticas 25
capacidade calorífica 25, 48
capacidade térmica (capacidade calorífica) 25, 48
capacidade térmica mássica 49, 70, 73
capacidade térmica mássica de um líquido 81
capacidade térmica mássica do alumínio 71
capacidade térmica mássica do ferro 72
capilar 34
caso anômalo da água 40
caso anômalo da borracha 40
Celsius, Anders (1701–1744) 39
cobre 59
coeficiente de dilatação linear do aço 58
coeficiente de dilatação linear do cobre 59
coeficiente de dilatação linear do latão 54, 57
comprimento de onda 89
condução do calor 60
condutividade térmica 26
constante de Stefan-Boltzmann 90
corpo bom absorvedor 87, 90
corpo bom emissor 90
corpo bom receptor 90
corpo bom refletor 87
corpo mau absorvedor 87
corpo mau refletor 87, 90
corpo negro 64, 89
corpo opaco à luz 87
corpo opaco a uma radiação incidente 90
corpos coloridos claros 87
corpos coloridos escuros 87
correntes de convecção 60, 66
cubo de Leslie 86
cubo de radiação térmica 22, 89
curvas de aquecimento de líquidos 75
D
Daniel Gabriel Fahrenheit 40
decremento do volume 78
densidade 33, 35
densidade absoluta 23
dilatação 40, 53
dilatação cúbica 53
dilatação volumétrica dos corpos 53
E
Edme Mariotte 77
efeito Joule 66
emissividade do corpo 90
emissor 90
emissor ideal 91
energia absorvida pelo sistema 27
energia cinética média molecular 85
energia dissipada por efeito Joule 27
energia em trânsito 39
energia interna de um gás perfeito 85
energia radiante 86, 90
energia térmica 38
equilíbrio térmico 26, 34, 39
equivalente em água do calorímetro 26, 68
equivalente mecânico do calor 27
escala absoluta 40
escala Celsius 40, 42
escala centígrada 40, 42
escala Fahrenheit 40, 42
escala Kelvin 42
escalas termométricas e suas relações 41
estado de vapor 50
estado líquido 50
estado sólido 50
estados físicos da água 50
F
Fahrenheit, Daniel Gabriel (1686 - 1736) 40
fluxo térmico 60, 62
formas de propagação do calor 60, 62
G
gases ideais 78
gases reais 78
gráfico variação do comprimento versus temperatura
grau Celsius 40
grau centígrado 40
Gravesande, Willem Jacob‘s (1688 - 1742) 53
55
I
incremento da pressão manométrica 78
influência da cor e da substância em isolamentos 64
interpretação cinética da temperatura 85
6
Física Experimental - Termodinâmica - Conjunto de termodinâmica (termologia) - EQ191
irradiação do calor 60
irradiações infravermelhas
isolamentos térmicos 64
pressão de um gás versus o volume ocupado 77
pressão exercida por uma amostra de gás em um reci
primeiro ponto fixo de definição do gelo 40
princípio de Arquimedes 63
princípio zero da termodinâmica 39
propagação do calor 60
psi (pound per square inch 18
64
J
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Revisor: Nei Kissmann
James Prescott Joule 27, 66
Joseph Stefan 90
joule (J) 27
Joule, James Prescott (1818-1889) 27, 66
Q
K
quantidade de calor absorvida ou liberada 25, 39
Kelvin, Lord William Thomson (1824 - 1907) 40
R
L
radiação 22
radiação do corpo negro 90
radiação eletromagnética 86, 89
radiação infravermelho 89
radiação térmica 86, 89
radiação total de um corpo negro 90
receptor 90
refletor 90
relações entre as escalas termométricas
Robert Boyle 77
lâmpada incandescente 66
latão 54, 55
lei de Boyle e Mariotte 18, 77, 78
lei de Stefan 90
lei de Stefan e Boltzmann 90
leitura no medidor de dilatação 16
Leslie, Sir John (1766 - 1832) 86
liquefação 50
Lord William Thomson Kelvin 40
Ludwig Edward Boltzmann 90
luz visível 89
42
S
segundo ponto fixo de definição do vapor
Sir John Leslie 86
sistema termicamente isolado 26
solidificação 50
Stefan, Joseph (1835-1893) 90
superfície absorsora 86
superfície emissora ideal 90
superfície refletora 86
M
maneiras do calor se transferir 60
manômetro 18
Mariotte, Edme (1620 - 1684) 77
mecânica estatística 38
média arimética 33
medida da densidade de um sólido 23
medidor de dilatação 15
meios de propagação de calor 62
meios de transmissão, transferência de calor
mistura refrigerante 51
moléculas 38
mudança de estado líquido-sólido 50
mudança de estado sólido-líquido 50
83
40
T
62
P
picnometria 23
picnômetro 23, 33
poder calorífico do álcool à venda 14
poder de absorção 86
poder de emissão 86, 90
poder emissivo 90
ponto de ebulição da água 40
ponto de vapor 40
ponto de vapor da água (ebulição) 42
ponto do gelo 40
ponto do gelo (fusão) 42
ponto do vapor da água (ebulição) 40
pontos fixos da escala Fahrenheit 40
pontos fixos da escala Kelvin 40
pontos fixos de definição das escalas termométrica 39
potência irradiada 90
pressão absoluta 79
pressão atmosférica 30, 51, 52
pressão atmosférica no local 78
taxa de emissão 89
taxa de emissão de radiação de uma superfície 90
temperatura 39
temperatura de equilíbrio térmico 51
teoria cinética dos gases 83
termodinâmica 38
termodinâmica clássica 38
termômetro 41
termômetro infravermelho 89
termoscópio 37, 41
transferência (transmissão, propagação) do calor 60
transferência do calor conhecida como condução 60
transferência do calor conhecida como convecção 60
transferência do calor conhecida como irradiação 60
transferência do calor entre corpos 60
transformações energéticas 66
transmissão de calor 60
transmissão, propagação) do calor 60
trocas de calor 68, 70, 73, 74, 75, 81
trocas de calor no interior do calorímetro 25
tubo capilar 23
U
unidade da densidade absoluta no SI 23
unidade usual de medida da densidade absoluta 23
7
Física Experimental - Termodinâmica - Conjunto de termodinâmica (termologia) - EQ191
V
variação no comprimento do latão em função de Lo 54
variação no comprimento do latão em função de Lo e 55
variação no comprimento do latão em função de t 54
volume de um gás em função da pressão 77
volume inicial do gás confinado 18, 78
W
Willem Jacob‘s Gravesande 53
Z
Autor: Luiz Antonio Macedo Ramos - Revisor: Nei Kissmann
zero grau absoluto 61
zero grau Kelvin 61
8