TERMODINÂMICA AULA 1
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TERMODINÂMICA
AULA 1
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PROVA DATA
A-1 24/04/2012
A-2 19/06/2012
A-3 10/07/2012
TERMODINÂMICA
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MÁQUINAS TÉRMICAS
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TERMODINÂMICA
AULA 1
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TERMODINÂMICA
1- A ciência Termodinâmica
2- Temperatura e termômetros
3- A Lei Zero
4- Escala de temperaturas
UNIDADE I - INTRODUÇÃO
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TERMODINÂMICA
A palavra termodinâmica teve origem na
junção de dois vocábulos gregos, therme (calor) e
dynamis (força), que têm a ver com as primeiras
tentativas para transformar calor em trabalho e que
constituíram o objetivo primordial desta ciência.
TERMODINÂMICA
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TERMODINÂMICA
É a ciência que trata da energia e de suas
transformações.
A CIÊNCIA TERMODINÂMICA
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TERMODINÂMICA
APLICAÇÕES PRÁTICAS DA TERMODINÂMICA
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TERMODINÂMICA
TEMPERATURA
Temperatura é a grandeza física associada ao
estado de movimento ou a agitação das partículas que
compõem os corpos.
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TERMODINÂMICA
TEMPERATURA
No cotidiano é muito comum as pessoas
medirem o grau de agitação dessas partículas através
da sensação de quente ou frio que se sente ao tocar
outro corpo.
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TERMODINÂMICA
TEMPERATURA
No entanto não podemos confiar na sensação
térmica. Para isso existem os TERMÔMETROS, que
são graduados para medir a temperatura dos corpos.
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TERMODINÂMICA
Um termômetro é um aparelho
usado para medir a temperatura ou as
variações de temperatura.
TERMÔMETRO
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TERMODINÂMICA
A invenção do termômetro é atribuída a Galileu
Galilei, que em 1592 usou um tubo invertido, cheio de ar e
água, no qual a elevação de temperatura exterior produzia
dilatação do ar e a conseqüente alteração do nível da água.
TERMÔMETRO
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TERMODINÂMICA
A Lei Zero estabelece que:
“Se dois corpos estiverem em equilíbrio
térmico com um terceiro, estarão em equilíbrio
térmico entre si”.
Aqui, o termo equilíbrio térmico indica
igualdade de temperatura.
LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
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TERMODINÂMICA
Por definição, dois corpos possuem a mesma
temperatura se estiverem em equilíbrio térmico entre si.
A Lei Zero da termodinâmica, permite, também,
definir uma escala de temperatura, como por exemplo, as
escalas de temperatura Celsius e Fahrenheit.
LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
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TERMODINÂMICA
A escala de temperatura Celsius define a
temperatura solidificação da água, formando gelo, como
sendo zero graus Celsius (0°C) e a de ebulição da água a
partir do estado líquido como sendo 100°C.
Já a escala Fahrenheit, define a temperatura do gelo
como 32°F e a do vapor como 212°F.
LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
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TERMODINÂMICA
O grau Fahrenheit (°F) é uma
escala de temperatura proposta pelo
cientista Daniel Gabriel Fahrenheit em
1724. nasceu em Danzig, na época
uma cidade alemã que hoje chama-se
Gdansk, na Polônia.
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
ESCALA DE TEMPERATURAS
Nesta escala o ponto de
fusão da água é de 32 °F e o
ponto de ebulição de 212 °F.
Uma diferença de 1,8 grau
Fahrenheit equivale à de 1 °C.
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TERMODINÂMICA
O grau Celsius (°C)
designa a unidade de
temperatura, assim denominada
em homenagem ao astrônomo
sueco Anders Celsius a propôs
em 1742.
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
A escala de temperatura Celsius foi concebida de
forma a que o ponto de solidificação da água
correspondesse ao valor zero, e o ponto de ebulição
correspondesse ao valor 100, observados a uma pressão
atmosférica padrão.
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
O kelvin (K) é o nome da
unidade de base do Sistema
Internacional de Unidades (SI) para a
grandeza temperatura termodinâmica.
É a escala definida como aquela
na qual a temperatura do ponto triplo da
água tem o valor de 273,16 K.
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
O ponto triplo de uma
substância é a temperatura e
a pressão nas quais os três
estados da matéria (sólido,
líquido e gasoso) coexistem
em equilíbrio termodinâmico.
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
O ponto triplo a
temperatura da água é
exatamente 273,16 kelvin
(0,01 °C) e a pressão é
611,73 pascal (cerca de
0,006 bar)
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
Na escala Kelvin 0 K é o "zero
absoluto" e é equivalente a
- 273,16 ºC. O intervalo de um grau
é exatamente o mesmo que aquele
usado para a escala Celsius.
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
A escala Rankine é uma
escala de temperatura assim
chamada em homenagem ao
engenheiro e físico escocês
William John Macquorn Rankine,
que a propôs em 1859.
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
Nesta escala o
ponto de fusão da água é
de 0 ºRa e o ponto de
ebulição de 672 ºRa.
Uma diferença de
1 ºF equivale à de 1 ºRa.
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
É um conceito no qual um
corpo não conteria energia
alguma. Todavia, as leis da
Termodinâmica mostram que a
temperatura jamais pode ser
exatamente igual a zero Kelvin,
ou -273,15 °C;.
ZERO ABSOLUTO
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TERMODINÂMICA
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
ESCALA DE TEMPERATURAS
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TERMODINÂMICA
EXERCÍCIO
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TERMODINÂMICA
Quando Fahrenheit definiu a escala termométrica que
hoje leva o seu nome, o primeiro ponto fixo definido por ele, o
0ºF, corresponde à temperatura obtida ao se misturar uma
porção de cloreto de amônia com três porções de neve, à
pressão de 1atm. Determine:
a) A temperatura na escala Celsius (ºC).
b) A temperatura na escala Rankine (ºRa).
c) A temperatura na escala Kelvin (K).
EXERCÍCIO 1
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TERMODINÂMICA
A escala Reamur de temperatura, que hoje está em
desuso, adotava para o ponto de gelo 0°R e para o ponto
de vapor 80°R. Se indicação de temperatura nesta escala
for de 86°R. Determine:
a) A temperatura na escala Celsius (ºC).
b) A temperatura na escala Rankine (ºRa).
c) A temperatura na escala Kelvin (K).
EXERCÍCIO 2
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TERMODINÂMICA
Um estudante construiu uma escala de temperatura
E atribuindo o valor 0°E à temperatura equivalente a 20°C
e o valor 100°E à temperatura equivalente a 104°F.
Quando um termômetro graduado na escala E indicar
25°E, quanto indicará o outro termômetro graduado na
escala Fahrenheit?
EXERCÍCIO 3
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TERMODINÂMICA
Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor
20°X para a temperatura de fusão do gelo e 80°X para a
temperatura de ebulição da água, sob pressão normal.
Quando a temperatura de um ambiente sofre uma variação
de 30°X, qual a variação correspondente na escala
Celsius?
EXERCÍCIO 4
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TERMODINÂMICA
Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor
10ºX para a temperatura de fusão do gelo e 120ºX para a
temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. Em
que temperatura a escala X dá a mesma indicação que a
escala Celsius? R: -100
EXERCÍCIO 5
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TERMODINÂMICA
Um termômetro foi construído de tal modo que a 0ºC
e 100ºC da escala Celsius corresponde –5ºX e 105ºX,
respectivamente. Qual a temperatura de mesmo valor
numérico nas duas escalas? R:52,5
EXERCÍCIO 6
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TERMODINÂMICA
Para medir a febre de pacientes, um estudante de
medicina criou sua própria escala de temperatura. Nessa
nova escala, os valores de 0 (zero) e 10 (dez)
correspondem respectivamente a 37ºC e 40ºC. Qual a
temperatura de mesmo valor numérico nas duas escalas?
EXERCÍCIO 7
![Page 39: TERMODINÂMICA AULA 1](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042514/55cf9c70550346d033a9d81d/html5/thumbnails/39.jpg)
TERMODINÂMICA
Um estudante, durante uma prática de Termologia, resolve
estabelecer uma nova escala termométrica (escala ºX) a partir
dos pontos fixos fundamentais medidos nas escalas Celsius e
Fahrenheit. Para tanto, ele adotou como temperatura do “ponto
de gelo” e como temperatura do “ponto de vapor”, para essa
nova escala, respectivamente, as diferenças entre as
correspondentes medidas na escala Fahrenheit e Celsius. Qual
as equações que relacionam as escalas ºC e ºX e ºF e ºX ?
EXERCÍCIO 8
![Page 40: TERMODINÂMICA AULA 1](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042514/55cf9c70550346d033a9d81d/html5/thumbnails/40.jpg)
TERMODINÂMICA
Uma certa massa de gás perfeito sofre uma
transformação isobárica e sua temperatura varia de 293K
para 543K. Qual a variação da temperatura do gás, nessa
transformação, medida na escala Fahrenheit?
EXERCÍCIO 9
![Page 41: TERMODINÂMICA AULA 1](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042514/55cf9c70550346d033a9d81d/html5/thumbnails/41.jpg)
TERMODINÂMICA
Mediu-se a temperatura de um corpo com dois
termômetros: um, graduado na escala Celsius, e outro, na
escala Fahrenheit. Verificou-se que as indicações nas duas
escalas eram iguais em valor absoluto. Qual o valor da
temperatura do corpo?
EXERCÍCIO 10
![Page 42: TERMODINÂMICA AULA 1](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042514/55cf9c70550346d033a9d81d/html5/thumbnails/42.jpg)
TERMODINÂMICA
Um turista brasileiro, ao desembarcar no aeroporto de
Chicago, observou que o valor da temperatura lá indicado,
em °F, era um quinto do valor correspondente em °C.
Qual foi o valor observado?
EXERCÍCIO 12
![Page 43: TERMODINÂMICA AULA 1](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042514/55cf9c70550346d033a9d81d/html5/thumbnails/43.jpg)
TERMODINÂMICA
Um recipiente, feito de um material cujo coeficiente
de dilatação é desprezível, contém um gás perfeito que
exerce uma pressão de 6,00 atm quando sua temperatura
é de 111ºC. Quando a pressão do gás for de 4,00 atm, qual
será a sua temperatura em K?
EXERCÍCIO 13
![Page 44: TERMODINÂMICA AULA 1](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042514/55cf9c70550346d033a9d81d/html5/thumbnails/44.jpg)
TERMODINÂMICA
Quando se mede a temperatura do corpo humano
com um termômetro clínico de mercúrio em vidro, procura-
se colocar o bulbo do termômetro em contato direto com
regiões mais próximas do interior do corpo e manter o
termômetro assim durante algum tempo, antes de fazer a
leitura. Para que serve esses dois procedimentos?
EXERCÍCIO 14
![Page 45: TERMODINÂMICA AULA 1](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042514/55cf9c70550346d033a9d81d/html5/thumbnails/45.jpg)
TERMODINÂMICA
FIM