Até o início do século os cientistas acreditavam que quanto maior fosse a temperatura de um corpo, maior seria a quantidade de um fluido invisível denominado calórico existente nele. Quando dois corpos a temperatura diferentes eram colocados em contato, eles acabavam por atingir a mesma temperatura porque o corpo mais quente cedia calor para o mais frio.
Conceito atual de calor
Calor é uma forma de energia que um corpo transfere para outro em virtude de uma diferença de temperatura entre eles.
Definição de caloria.
1 caloria é a quantidade de calor necessária para elevar em 1⁰C a temperatura de 1 g de água.
Relação entre 1 cal e 1 Joule. ==> 1 cal = 4,18 J.
Correntes de convecção nos líquidos ou gases
O líquido ou gás na parte inferior de um recipiente, ao ser aquecido, diminui de densidade e movimenta-se para cima, sendo substituído por porções mais densas, ( mais frias ) provenientes da região superior do recipiente.
Situações nas quais as correntes de convecção desempenham um papel importante.
Formação de ventos, circulação de ar no interior de uma geladeira, circulação de água em sistemas de aquecimento, etc.
Além da condução e da convecção, existe um terceiro processo de transferência de calor, que se denomina RADIAÇÃO.
Situações em que o calor seja transferido por radiação:
Todas as vezes que houver transferência de calor através do vácuo, essa transferência ocorrerá exclusivamente por radiação ( por exemplo, o calor que recebemos do Sol ).
A capacidade térmica de um corpo é definida pela relação, C = dQ / dT.
Em que dQ é o calor absorvido pelo corpo e dT é a variação de temperatura experimentada por ele. É evidente que suas unidades podem ser: 1 cal/⁰C, 1 J/⁰C, 1 J /K, etc.
O calor específico é definido pela relação c = C/m,
em que C é a capacidade térmica e m é a massa do corpo. Suas unidades podem ser 1 cal / g.⁰C ou 1J / kg.K.
Da definição de 1 cal, concluímos que o calor específico da água é c = 1 cal/g.⁰C.
Expressão que nos fornece, em função do calor específico, o calor absorvido ou cedido por um objeto quando sua temperatura varia:
dQ = m.c.dT
Significado dado na Física, ao termo Sistema: Um Sistema é um corpo ou conjunto de corpos no qual fixamos nossa atenção quando desejamos estudá-lo.
O que se entende por vizinhança de um Sistema? Vizinhança é tudo aquilo que não pertence ao Sistema.
Exemplos de maneiras pelas quais um sistema pode trocar energia com sua vizinhança:
Pela troca de calor, e pela realização de trabalho. A troca de calor em um fogão ( Vizinhança ) ao cozinhar algo na panela ( Sistema ). A troca de calor do ferro de passar roupas ( Sistema ) e as roupas ( Vizinhança ).
Leis da termodinâmica.
A primeira lei da Termodinâmica
Uma dada quantidade de energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada em outra forma de energia; ou, em resumo, a energia total do universo é constante.
A partir da Segunda lei da Termodinâmica, afirma-se que, apesar da energia do universo ser constante, a possibilidade de obtenção de energia útil diminui a medida que ele evolui. Isso significa que a entropia do Universo, enquanto sistema isolado, aumenta, levando-o para um estado de crescente desordem. A respeito da degradação da energia, é correto afirmar que a entropia do universo aumenta devido à tendência de todas as formas de energia se converterem espontânea e integralmente em energia térmica.
Termodinâmica - O estudo do calor e de suas transformações em diferentes formas de energia.
Zero absoluto – A mais baixa temperatura possível que qualquer substância poderia alcançar; a temperatura na qual as partículas de uma substância alcançaram sua energia cinética mínima. Leia mais ...
Energia Interna - A energia total ( cinética mais potencial ) das partículas microscópicas que formam uma substância. As variações da energia interna são o principal interesse da termodinâmica.
Primeira lei da termodinâmica – Uma reafirmação do princípio da conservação da energia, aplicado a sistemas em que a energia é transferida por calor e/ou por trabalho. O calor cedido a um sistema é igual ao aumento de sua energia interna mais o trabalho externo que ele realiza sobre sua vizinhança.
Processo adiabático – Um processo em que nenhum calor entra ou sai do sistema, frequentemente implementado por compressão ou expansão rápidas.
Inversão de temperatura – Uma condição em que a convecção ascendente do ar é interrompida, às vezes porque a parte mais elevada da atmosfera está mais aquecida do que a região abaixo dela.
Segunda lei da termodinâmica – A energia térmica jamais flui espontaneamente de um objeto frio para um objeto quente. Ou, nenhuma máquina pode ser completamente eficiente em dissipado como calor rejeitado a uma temperatura mais baixa. E finalmente, todos os sistemas tendem a tornar-se cada vez mais desordenados com o decorrer do tempo.
QUESTÃO 01 - ( Hewitt 332_01 ) Qual é a origem e o significado da palavra termodinâmica? RESPOSTA!
QUESTÃO 02 ( Hewitt 332_02 ) O estudo da termodinâmica diz respeito fundamentalmente a processos microscópicos ou macroscópicos? RESPOSTA!
QUESTÃO 03 ( P. Hewitt 332_03 ) A cada grau Celsius de diminuição da temperatura, em quanto se contrai o volume de um gás a 0°C se a pressão é mantida constante? RESPOSTA!
QUESTÃO 04 ( P. Hewitt 332_04 ) A cada grau Celsius de diminuição da temperatura, em quanto diminui a pressão de um gás a 0°C se o volume é mantido constante? RESPOSTA!
Quando uma zona fria e uma zona quente são colocadas em contato, há transferência de calor da zona quente para a zona fria, até que essas áreas estejam na mesma temperatura. Uma bomba de calor é um dispositivo que faz o oposto, ou seja, que obriga o calor a migrar da zona fria para a zona quente. A zona fria esfriará ainda mais, e a zona quente estará se aquecendo. A geladeira e o freezer são bombas de calor, nós resfriamos o interior do aparelho
Questão 01 – (CEFET MG 2005 ) Referindo-se às leis da termodinâmica, afirma-se que:
I - Numa expansão isotérmica, o sistema cede calor.
II- Numa compressão adiabática, a temperatura do sistema aumenta.
III- Em qualquer transformação isovolumétrica, o trabalho sobre o sistema é nulo.
IV- Uma máquina térmica pode ter rendimento igual a 1, quando operar no ciclo de Carnot.
Quais são as afirmativas corretas? RESPOSTA!