Clique no link da Rádio PiemonteFM. Ultrapassamos a marca de 2 milhões e MEIO de acessos. Obrigado pela divulgação de nosso portal de notícia. Contato por email rafael@df.ufcg.edu.br. Agradecemos a todos pela participação, tendo como o único editor o professor Rafael Rodrigues da UFCG, Cuité-PB. Programa informativo GEMAG, aos domingos, 12:30h às 14h, na rádio PiemonteFM, transmitido por este blog. .
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Aula 23 - 25.2 - Instrumentação I- Termologia e Dilatação Térmica. Questões do ENEM sobre temperatura, nesta sexta, 13/02
Professor Rafael Rodrigues na nova sala F03, na UFCG, campus Cuité, nesta sexta-feira, 13/02, iniciando o estudo de Física Térmcia na disciplina de Instrumentação I do período atrasado 25.2.
Poressor Rafael almoçando no restaurante da Rosa de Cuité, por volta das 13:30h.
Experimentos Propostos- 25.2 - Instrumentação I com o professor Rafael.
1) Aceleração experimental no MRUV, usando um trilho de cortina ou um carrinho ou uma linha esticada
2) Lançamento horizontal, usando uma calha de madeira ou de borracha(mangueira)
3) Leis de Newton, usando um carrinho e polia
4) Força de Atrito, dois pedaços de madeira
5) Medir a aceleração da Gravidade usando o pêndulo simples
6) Período do oscilador massa-mola
7) Medir a densidade de um sólido usando o princípio de Arquimedes.
8) Medir a aceleração da Gravidade usando escoamento de líquido
9) Ondas-Frequência de um vibrador(pode ser um diapasão)
10) Período do Pêndulo de Torção
11) Física Térmica. Verificar a lei de Boyle.
12) Construir uma máquina térmica.
Instrumentação I-Questões do ENEM sobre Temperatura e Dilatação Térmica.
Você já viu que a temperatura é medida com um termômetro. Do ponto de vista da física moderna, podemos definir a temperatura como sendo a grandeza física que mede o grau de agitação interna dos constituintes internos da matéria. No caso de um fluido(líquido ou gás) são as moléculas. Nos sólidos, a temperatura mede o aumento da energia cinética das vibrações dos átomos na rede cristalina.
Os pontos e fusão e vaporização das escalas termométricas medidas em graus Celsius(TC), Farenheit(TF) e kelvim(TK).
Pontos de Fusão: TC=0, TK= 273K e TF=32F.
Pontos de ebolição ou vaporização: TC=100oC, TK= 373K e TF=212F
Veja a comparação das 3 escalas termométricas.
Comparando as 3 escalas termométricas, obtemos:
TF=(9/5)TC+32
TK=TC+273
Equação de estado do gás ideal e dilatação térmica, clique em
Leia mais.
Termômetro na praça de Martins -RN, em frente a paróquia Nossa Senhora da Conceição. Fotos registradas pelo professor Rafael.
Exemplo: determine a temperatura no quilombo Caiana dos Crioulos, em graus Kelvin e Farenheit, sabendo que o termômetro está indicando 30 graus Celsius ou centrígados.
Calor é energia em trânsito, partindo de um corpo com temperatura maior para outro corpo com temperatura menor. Quando atingir o equilíbrio térmico o calor cessa. A unidade de calor mais usada é a caloria(cal), que está relacionada com joule(J) por 1cal=4,18J.
A capacidade térmica, C, não significa que o corpo absorve uma quantidade de calor. C é a variação de energia térmica de um corpo para aumentar a temperatura em um grau do corpo.
C=∆Q/∆T
∆Q⇾Variação de calor sensível ocorre a volume constante ou a pressão constante, sob uma variação da temperatura ∆T. ∆T⇾variação de temperatura, isto é, ∆T= temperatura final subtraída da temperatura inicial.
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Comparando ambos conceitos. É errado dizer que você está com muito calor se a temperatura está alta.
O calor específico, c, é capacidade térmica por unidade de massa m, ou seja, c=C/m.
Unidade: cal/goC
Portanto, o calor sensível torna-se:
Portanto, o calor sensível está relacionado com a variação de temperatura através da equação fundamental da calorimetria:
ΔQ=mcΔT,
Com m sendo a massa da substância, c é o calor específico e ΔT é a variação de temperatura.
O calor Latente L é aquele necessário para uma certa substância sofrer uma mudança de fase, por exemplo, quando a água atinge os 100 graus celsius ela passa do estado líquido para o estado de vapor, sem mudar a sua temperatura.
ΔQ=mL.
Unidade: cal/oC(grau celsius)
A equação de estado dos gases ideais,
A lei dos gases ideais define a equação de estado, que é governada pela seguinte equação:
PV=NKT
Com P-pressão, N-número de partículas, K a constante de Boltzmann. e T a temperatura.
O número de moles n é definido por
n=N/NA
Com NA=número de Avogrado
NA=6,022x1023
A constante de Bolztmann em termos da constante universal dos gases R
R=NAK ⇔ K=R/NA
Portanto,
PV=NKT=nNAKT=nRT ⇔ PV=nRT.
Esta é uma equação em termos das condições do gás ideal, pressão, temperatura e volume. No modelo de gás ideal, as moléculas não interagem entre si e não interagem com as paredes do recipiente. Elas sofrem choquem elásticos, ou seja, as suas energias cinéticas se conservam.
Veja uma expressão para a energia cinética média das N moléculas de um gás, em termos de sua temperatura,
EC=3NKT/2,
o que está de acordo com a definição da temperatura, que a energia cinética depende somente da temperatura e vice-versa.
CNTP
Vimos que as condições Normais de temperatura (TK=273K) e pressão(P=1atm) (CNTP) o volume é de V=22,41 litros.
Resumo das escalas Termométricas
Calor Latente e calor sensível
Vamos considerar um exemplo em que o sistema termodinâmico recebe o calor latente de fusão(mudança de estado sólido para liquido) e o calor latente de vaporização(mudança de estado liquido para vapor). Os valores de calor latente de fusão e do calor latente de vaporização são diferentes para uma mesma substância.
O calor latente de vaporização(Entalpia) da água é a quantidade de calor necessária, a temperatura constante, para alterar um grama de uma substância do estado líquido para o estado de vapor.
O calor latente de condensação da água é a quantidade de calor necessária, para ela passar do estado e vapor para o estado líquido.
Calor latente de vaporização da água
LV=540cal/g.
Calor latente de condensação da água
LC=-540 cal/g.
Calor latente de fusão do gelo
LF=80cal/g.
A unidade de calor no sistema de unidade internacional de medida,
1cal =4,18 J.
Exemplo. Quanto calor é necessário para transformar 1,5kg de gelo, a temperatura de -20oC (graus celsius) e pressão de 1atm para vapor? Com o calor latente de vaporização LV=2257KJ/kg=2257x1000 J/kg
Solução. Devemos ceder uma quantidade de energia térmica, calor sensível, Q1=mc∆T, para elevar a temperatura a zero graus celsius, em seguida ocorre uma mudança de fase do estado sólido em líquido, a energia térmica é cedida, em forma de calor latente de fusão, Q2=mLF.
Continuando a ceder energia térmica, em forma de calor sensível, Q3=mc∆T, até a temperatura chegar a 100 oC(temperatura constante na vaporização). Por último, ocorre a mudança de fase do estado líquido para o estado de vapor, Q4=mLV
Dados:
Massa m=1,5kg
Calor específico do gelo, cgelo=2,05kJ/kg.K
Q1=mc∆T=1,5kgx2,05kJ/kgx20K=61,5kJ=0,0615MJ
LF =333,5KJ/kg
Q2=mLF=1,5kgx333,5kJ/kg=500KJ=0,500MJ
∆T=(100-0)K=100K
Calor específico da água, c_água=1cal/goC=4,18kJ/kg.K, lembre-se 1g=kg/1000.
Q3=mc∆T=1,5kgx4,18(kJ/kgK)x100K=627kJ=0,627MJ
LV=2257kJ/kg=2,257MJ/kg=2,26MJ/kg.
Então,
Q4=mLV=1,5kgx2,26MJ/kg=3,39MJ
A resposta desta questão será a soma das 4 parcelas de energia térmica, ou seja:
Q=Q1+Q2+ Q3+ Q4= 4,6 MJ.
Note que, usamos a relação 1M=1000k.
Questões do ENEM
ENEM 2010. Questão 46 - caderno amarelo da prova de Ciências da Natureza e suas Tecnologias de 2010.
Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras “calor” e “temperatura” de forma diferente de como elas são usadas no meio científico. Na linguagem corrente, calor é identificado como “algo quente” e temperatura mede a “quantidade de calor de um corpo”. Esses significados, no entanto, não conseguem explicar diversas situações que podem ser verificadas na prática.
Do ponto de vista científico, que situação prática mostra a limitação dos conceitos corriqueiros de calor e temperatura?
a) A temperatura da água pode ficar constante durante o tempo que estiver fervendo.
b) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do bebê para verificar a temperatura da água.
c) A chama de um fogão pode ser usada para aumentar a temperatura da água em uma panela.
d) A água quente que está em uma caneca é passada para outra caneca a fim de diminuir sua temperatura;
ENEM 2013. Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas:
a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente. Termômetro
A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi
a) igual no aquecimento e igual no resfriamento. b) maior no aquecimento e igual no resfriamento. c) menor no aquecimento e igual no resfriamento. d) maior no aquecimento e menor no resfriamento. e) maior no aquecimento e maior no resfriamento.
Repostas das questões do ENEM no final da postagem,
Ok
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