REVISƒO ENEM ESCALAS TERMOM‰TRICAS E DILATA‡ƒO .REVISƒO ENEM ESCALAS TERMOM‰TRICAS E DILATA‡ƒO

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  • REVISO ENEM

    ESCALAS TERMOMTRICAS E DILATAO

    Temperatura a grandeza fsica escalar que nos permite avaliar o grau de agitao das molculas de um corpo.

    Quanto maior for o grau de agitao molecular, maior ser a temperatura e maior ser o grau de aquecimento do corpo

    Equilbrio trmico ocorre quando dois objetos com temperaturas diferentes so postos em contato um com o outro, e, depois de um certo tempo, eles apresentam uma temperatura comum. Podemos dizer que o corpo de maior temperatura transfere parte da energia de suas molculas s molculas do corpo de menor temperatura, at que o estado de agitao molecular de ambos seja igual.

    equilbrio trmico = temperaturas iguais

    Princpio zero da Termodinmica: Dois corpos esto em equilbrio trmico com um terceiro esto em equilbrio trmico entre si.

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    com Prof. Vasco

  • Termmetro: Termmetro todo dispositivo utilizado para experimentar variaes de determinadas grandezas (volume, presso, resistncia eltrica, etc.) com a temperatura.

    A cada valor assumido pela grandeza termomtrica (G) associamos um valor de temperatura (t) e vice-versa. A correspondncia entre os valores da grandeza e da temperatura constitui a funo termomtrica.

    Graduao do termmetro Para podermos fazer uma leitura numrica da temperatura, o termmetro deve ser graduado segundo uma escala de temperatura. Na graduao de um termmetro, costuma-se atribuir pontos de referncia para a temperatura, que correspondem a estados trmicos bem determinados e de fcil obteno na prtica: so os chamados pontos fixos. Os dois pontos fixos mais comumente usados na construo de uma escala de temperatura so o ponto de gelo e o ponto de vapor.

    Escalas termomtricas usuais

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  • Zero absoluto: sendo a temperatura uma medida da agitao trmica molecular, a menor temperatura corresponde situao em que essa agitao cessa completamente5. Esse limite inferior de temperatura

    denominado zero absoluto e seu valor corresponde a ou .

    DILATAO TRMICA DOS SLIDOS De um modo geral, quando aumentamos a temperatura de um corpo (slido ou lquido), aumentamos a agitao das partculas que formam esse corpo. Isso causa um afastamento entre as partculas, resultando em um aumento nas dimenses do corpo (dilatao trmica). Por outro lado, uma diminuio na temperatura de um corpo acarreta uma reduo em suas dimenses (contrao trmica). O aquecimento leva o slido a dilatar-se em todas as direes, mas, dependendo do caso, a dilatao de um slido pode ser considerada:

    linear comprimento superficial rea volumtrica volume

    Experimentalmente, verifica-se que o aumento ( ) do corpo

    proporcional: dimenso inicial;

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  • variao t da temperatura; ao coeficiente de dilatao seu valor s depende da natureza do material

    que constitui o corpo.

    Temos ento:

    (aumento linear)

    (aumento superficial)

    (aumento volumtrico)

    DIMENSES FINAIS

    (comprimento final)

    (rea final)

    (volume final)

    relao entre os coeficientes

    = 2 = 3 = 1,5

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  • A fsica das coisas:

    (I) Portes de ferro abrem mais facilmente no inverno do que no vero no vero, o ferro tem seu volume aumentado, o que dificulta a abertura desses portes. (II) Recipientes de vidro grosso (como um copo), se quebram quando neles

    colocamos um lquido fervendo a ruptura acontece porque, ao contato com o lquido fervendo, as paredes externas dilatam menos do que as paredes internas, pois o vidro mau condutor de calor. Existem vidros, como o pirex, preparados especialmente para que isto no ocorra. Recipientes de vidro pouco espesso no quebram to facilmente em contato com o lquido fervendo, porque o vidro se aquece uniformemente, dilatando-se praticamente por igual. (III) A tampa metlica dos vidros de conserva e a tampa plstica dos vidros de

    esmalte so mais facilmente retiradas quando aquecidas a tampa se dilata mais do que o vidro. (IV) As pontes metlicas ou de concreto ou edifcios longos possuem espaos denominados juntas de dilatao, as quais evitam as perigosas tenses trmicas, que causam colapso na estrutura. Pela mesma razo, os trilhos das ferrovias so dotados de um espaamento entre eles.

    DILATAO TRMICA DOS LQUIDOS 1 Os lquidos se comportam termicamente como os slidos. Assim, a dilatao trmica de um lquido obedece a uma lei idntica da dilatao trmica dos slidos. No entanto, para os lquidos, s se considera a dilatao trmica volumtrica. Seja V0 o volume de um lquido temperatura t0 e V o volume numa temperatura t >

    t0. Indicando por L o coeficiente de dilatao trmica do lquido, podemos escrever:

    1 bom lembrar que, para um mesmo volume inicial e para uma mesma variao de temperatura, os lquidos geralmente sofrem dilataes maiores do que os slidos.

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  • V = V0 . L . t t = (t t0)

    V = V0 (1 + L . t) Como os lquidos so estudados estando contidos em recipientes, a medida do coeficiente de dilatao trmica dos lquidos feita indiretamente. O resultado das experincias permitem escrever: VL = Vap + Vrec L = ap + rec O coeficiente de dilatao trmica real (L) de um lquido dado pela soma do coeficiente de dilatao trmica aparente dele (ap) com o coeficiente de dilatao trmica volumtrica do material do recipiente (rec.)

    Conclumos, assim, que um mesmo lquido possui um, e somente um, coeficiente de dilatao volumtrica real (L), mas possuir tantos coeficientes de dilatao volumtrica aparente (ap) quanto forem os diferentes materiais dos respectivos recipientes.

    DILATAO ANMALA DA GUA A maioria das substncias, quando se solidificam, se contraem, isto , diminuem seu volume e aumentam sua densidade. A gua, porm, uma exceo, j que se expande ao se solidificar, aumentando seu volume e diminuindo sua densidade. Esse estranho comportamento da gua pode ser explicado pelas pontes de hidrognio. Observe a seguinte figura explicativa.

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  • Aquecendo certa massa m de gua, inicialmente a 0C, verifica-se que de 0C a 4C, o volume diminui, pois o nvel da gua no recipiente baixa, ocorrendo contrao. A partir de 4 C, continua o aquecimento, o nvel da gua sobe, o que significa aumento de volume, ocorrendo expanso. Portanto, a gua apresenta um comportamento excepcional, contraindo-se quando aquecida de 0C a 4 C. Nesse ponto (4C), portanto, a gua apresenta volume mnimo e densidade mxima. Esse estranho comportamento explicado pela constituio molecular da gua: as molculas da gua no estado lquido esto unidas uma s outras atravs da pontes de hidrognio.

    Esse comportamento da gua explica porque, nas regies de clima muito frio, os lagos chegam a ter sua superfcie congelada, enquanto no fundo a gua permanece no estado lquido a 4C, o que impede a possibilidade de se estabelecer o equilbrio trmico por diferenas de densidades. Imagine a catstrofe que seria na natureza se fosse o contrrio: o gelo fosse mais denso do que a gua.

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