Calor Latente

Mudanças de fase - Calor latente:
Vimos que quando cedemos calor a um corpo, este aumentará sua tem temperatura. Porém esse calor pode ser utilizado para não aumentar a temperatura e sim para modificar o estado físico do corpo. Tal calor é denominado calor latente .

Calor específico

O que é calor específico? Algumas substâncias são mais difíceis de se aquecerem do que outras. Se você coloca uma vasilha com água sôbre uma chama e um bloco de ferro sôbre uma chama igual, o ferro fica em pouco tempo tão quente que faz ferver qualquer gôta de água que nêle respingue. A água da vasilha continuará tão fria que você pode mergulhar nela seus dedos. O ferro necessita de menos calor para elevar sua temperatura do que a água. Nós dizemos que o ferro tem menor calor específico. Calor específico de uma substância é a quantidade de calor necessária para elevar de um grau a temperatura da unidade de pêso dessa substância.

Temperatura e Calor:

Temperatura : As partículas constituintes dos corpos estão em contínuo movimento. Entende-se temperatura como sendo uma grandeza que mede o estado de agitação das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico.

Calor : É uma forma de energia em transito de um corpo de maior temperatura para outro de menor temperatura.

Escala Termométrica

O que são escalas termométricasVocê sabe que se quiser medir a largura de uma mesa, por exemplo, vai ter que decidir qual escala usar. Talvez você use o metro, talvez o centímetro. Pois bem, quando você precisar medir temperatura também terá que escolher uma escala. As três mais conhecidas e utilizadas são as escalas Celsius (ºC), Fahrenheit (ºF) e Kelvin (K).

Escala Kelvin

Já vimos que a temperatura é uma grandeza que mede o nível de agitação das moléculas de um corpo. Quanto maior a agitação maior a temperatura, e quanto menor a agitação, menor a temperatura.
O que seria então lógico pensar a respeito da temperatura quando as moléculas de um corpo qualquer não tivessem agitação nenhuma ???
Pois é, a temperatura deveria ser igual a zero. Se não tem agitação não tem também temperatura. Este estado de ausência de agitação é conhecido como zero absoluto, e não pode ser experimentalmente alcançado, embora possa se chegar muito próximo dele.
A escala Kelvin adota como ponto de partida (0 K) o zero absoluto, ou seja, o ponto onde ocorre esta ausência total de vibração das moléculas.
Nesta escala o gelo se forma a 273K e a água ferve a 373K (ao nível do mar).
Esta escala é muito usada no meio científico, já que ela pertence ao Sistema Internacional (SI).

Escala Fahrenheit

Esta escala foi criada pelo inventor do termômetro de mercúrio, Daniel Gabriel Fahrenheit, lá pelos anos de 1714. Para isso ele escolheu dois pontos de partida, chamados atualmente de pontos fixos. Inicialmente ele colocou seu termômetro, ainda sem nenhuma escala, dentro de uma mistura de água, gelo e sal de amônio. O mercúrio ficou estacionado em determinada posição, a qual ele marcou e chamou de zero. Depois ele colocou este mesmo termômetro para determinar um segundo ponto, a temperatura do corpo humano. Quando o mercúrio novamente estacionou em determinada posição ele a marcou e chamou de 100. Depois foi só dividir o espaço entre o zero e o 100 em cem partes iguais. Estava criada a escala Fahrenheit.
Depois disso, quando Fahrenheit colocou seu termômetro graduado numa mistura de água e gelo, obteve o valor de 32ºF, e quando colocou-o em água fervendo obteve o valor de 212ºF. Portanto, na escala Fahrenheit a água vira gelo a 32ºF e ferve a 212ºF.
Esta escala é mais usada nos países de língua inglesa, com exceção da Inglaterra, que já adotou o Celsius.

Escala Celsius

A escala Celsius foi criada por Anders Celsius, um astrônomo sueco, em 1742. Ele escolheu como pontos fixos, os quais a sua escala seria baseada, os pontos de fusão do gelo (quando o gelo vira água) e de ebulição da água (quando a água ferve). Ele colocou um termômetro dentro de uma mistura de água e gelo, em equilíbrio térmico, e na posição onde o mercúrio estabilizou marcou o ponto zero. Depois colocou o termômetro na água em ebulição e onde o mercúrio estabilizou marcou o ponto 100. Estava criada a escala Celsius. Sua vantagem era que ela poderia ser reproduzida em qualquer canto do planeta, afinal, ao nível do mar, a água sempre vira gelo e ferve no mesmo ponto, e agora também na mesma temperatura.
A escala Celsius é a mais comum de todas as escalas termométricas.

Relação entra as escalas termométricas

Como você pôde ver, cada uma das três escalas foi definida de uma maneira diferente. Veja ao lado qual a relação existente entre elas levando-se em conta o ponto de ebulição da água e fusão do gelo. Note que estes pontos mudam dependendo da escala adotada. Se você me perguntar qual a temperatura de fusão do gelo eu posso te dar três respostas: 0ºC, 32ºF ou 273K. Todas representam a mesma temperatura. Seria mais ou menos se uma pessoa falasse que andou 2 metros enquanto outra falasse que andou 200 centímetros. Embora os números sejam diferentes, a distância é a mesma nos dois casos.

Termodinâmico

A Termodinâmica é a parte da Termología (Física) que estuda os fenômeno relacionados com trabalho, energía, calor e entropia, e as leis que governam os processos de conversão de energia. Apesar de todos nós termos um sentimento do que é energía, é muito difícil elaborar uma definição precisa para ela. Na verdade a Física aceita a energia como conceito primitivo, sem definição, ou seja, apenas caracterizando-a.
É bastante conhecido o fato de que uma substância é constituída de um conjunto de partículas denominadas de moléculas. As propriedades de uma substância dependem, naturalmente, do comportamento destas partículas.
A partir de uma visão macroscópica para o estudo do sistema, que não requer o conhecimento do comportamento individual destas partículas, desenvolveu-se a chamada termodinâmica clássica. Ela permite abordar de uma maneira fácil e direta a solução de nossos problemas. Uma abordagem mais elaborada, baseada no comportamento médio de grandes grupos de partículas, é chamada de termodinâmica estatística.

Processos

Sempre que uma ou mais propriedades de um sistema varia, diz-se que ocorreu uma mudança de estado. O caminho através de sucessivos estados pelo qual passa o sistema é definido como processo. Um processo de quase-equilíbrio (quasi-estático) é aquele em que o desvio do equilíbrio termodinâmico é infinitesimal, e todos os estados pelo qual o sistema passa pode ser considerado como estados de equilíbrio. Muitos processos reais podem ser aproximados com precisão pelo processo de quase-equilíbrio.

Equilíbrio

Por outro lado, se um processo evolui muito rapidamente e o sistema não esteve em equilíbrio durante nenhum instante durante a mudança de estado, este é um processo de não-equilíbrio. Na termodinâmica clássica a descrição destes processos fica limitada ao que havia antes e depois de restabelecido o equilíbrio, sendo esta incapaz de especificar os estados intermediários pelo qual passou o sistema. Uma abordagem mais eficiente destes processos é feita através da termodinânica do não equilíbrio ( a abordagem não é unaminidade entre os estudiosos da área, alguns preferem outros tipos).

Termodinâmica

A termodinâmica permite determinar a direção na qual vários processos Físicos e químicos irão ocorrer. Também permite determinar as relações entre as diversas propriedades de uma substância. Contudo ela não trabalha com modelos da microestrutura da substância, e não é capaz de fornecer detalhes dela, mas uma vez que alguns dados sejam conhecidos, através do método da termodinâmica clássica, outras propriedades podem ser determinadas.

Leis da Termodinâmica

A termodinâmica é baseada em leis estabelecidas experimentalmente:
A Lei Zero da Termodinâmica determina que, quando dois corpos têm igualdade de temperatura com um terceiro corpo, eles têm igualdade de temperatura entre si. Esta lei é a base para a medição de temperatura.
A Primeira Lei da Termodinâmica fornece o aspecto quantitativo de processos de conversão de energia. É o princípio da conservação da energia e da conservação da massa, agora familiar, : "A energia do Universo é constante".
A Segunda Lei da Termodinâmica determina o aspecto qualitativo de processos em sistemas físicos, isto é, os processos ocorrem numa certa direção mas não podem ocorrer na direção oposta. Enunciada por Clausius da seguinte maneira: "A entropia do Universo tende a um máximo".
A Terceira Lei da Termodinâmica estabelece um ponto de referência absoluto para a determinação da entropia, representado pelo estado derradeiro de ordem molecular máxima e mínima energia. Enunciada como "A entropia de uma substância cristalina pura na temperatura zero absoluto é zero". É extremamente útil na análise termodinâmica das reações químicas, como a combustão, por exemplo.

Experimento da densidade

Objetivo: brincar com a densidade dos liquidos e realizar um experimento

Materiais:

1. 2 Frascos de vidro ( um grande e um pequeno)


2. Conta-gota


3. água


4. óleo


5. álcool


6. nescau
   
   

Execução:

• Colocar em um frasco grande a água, óleo e álcool( na órdem mencionada).

• Colocar uma gota de óleo no meio do frasco pequeno, depois, colocar água com o conta-gota até a gota de óleo boiar.

Conclusão:

Estes experimentos visualizar as densidades de cada um dos líquidos.

Densidade

Referencial Teórico:
A massa específica é uma propriedade da matéria, ela é um elemento muito importante para obter a densidade.

Objetivo:
Este experimento tem por objetivo encontrar a massa específica e a densidade de determinados materiais, usando uma balança de precisão, uma proveta graduada em ml, 3 amostras de pedra, parafuso, e gancho de chaveiro.

Materiais:

1. Uma balança de precisão
2. Uma proveta graduada em ml
3. Três amostras de pedra
4. Três amostras de parafuso
5. Três amostras de gancho de chaveiro

Procedimento:

Encontrar três amostras de elementos não porosos e mais denso que a água. Pesar os objetos encontrados na balança de precisão , depois, usando uma proveta com água acha-se o volume. Achando a massa e o volume, divide-se entre eles(M=M/V), então encontra-se a densidade

Execução:

Pedra:

• Grande d= 10,95/4 = 2,74
• Média d= 5,46/3 = 1,82
• Pequena d= 2,02/1 = 2,02

Parafuso:

• Grande d= 22,48/6 = 3,75
• Média d= 3,10/1 = 3,1
• Média + pequena d= 6,25/1,5= 4,17

Gancho de chaveiro:

• 1 gancho d=12,05/4 = 3,01
• 2 ganchos d=19,36/6,5= 2,98
• 3 ganchos d=28,97/9,5= 3,05

Conclusão:

Para medirmos a densidade de um objeto qualquer, precisamos conhecer a sua massa e volume, pois a densidade é a massa dividida pelo volume.

HIDROSTÁTICA

HIDROSTÁTICA: Pressão Atmosférica e a Experiência de Torricelli

A atmosfera terrestre é composta por vários gases, que exercem uma pressão sobre a superficie da Terra. Essa pressão, denominada pressão atmosférica, depende da altitude do local, pois à medida que nos afastamos da superfície do planeta, o ar se torna cada vez mais rarefeito, e, portanto, exercendo uma pressão cada vez menor.
O físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) realizou uma experiência para determinar a pressão atmosférica ao nível do mar. Ele usou um tubo de aproximadamente 1,0 m de comprimento, cheio de mercúrio (Hg) e com a extremidade tampada. Depois, colocou o tubo , em pé e com a boca tampada para baixo, dentro de um recipiente que também continha mercúrio. Torricelli observou que, após destampar o tubo, o nível do mercúrio desceu e estabilizou-se na posição correspondente a 76 cm, restando o vácuo na parte vazia do tubo.

Barômetro de mercurio.
Experimento realizado por Torricelli
em 1643. (izquerda)

Evangelista Torricelli (1608-1647)
Físico e matemático italiano que
foi discípulo de Galileu. (direita)

Na figura, as pressões nos pontos A e B são iguais (pontos na mesma horizontal e no mesmo líquido). A pressão no ponto A corresponde à pressão da coluna de mercúrio dentro do tubo, e a pressão no ponto B corresponde à pressão atmosférica ao nível do mar:

pB = pA è pATM = pcoluna(Hg)

Como a coluna de mercúrio que equlibra a pressã atmosférica é de 76 cm, dizemos que a pressão atmosférica ao nível do mar equivale à pressão de uma coluna de mercúrio de 76 cm. Lembrando que a pressão de uma coluna de líquido é dada por dgh (g = 9,8 m/s2), temos no SI :

pATM @ 76cmHg = 760mmHg = 1,01x105 Pa

A maior pressão atmosférica é obtida ao nível do mar (altitude nula). Para qualquer outro ponto acima do nível do mar, a pressão atmosférica é menor.

Os manômetros (medidores de pressão) utilizam a pressão atmosférica como referência, medindo a diferença entre a pressão do sistema e a pressão atmosférica. Tais pressões chamam-se pressões manométricas. A pressão manométrica de um sistema pode ser positiva ou negativa, dependendo de estar acima ou abaixo da pressão atmosférica. Quando o manômetro mede uma pressão manométrica negativa, ele é cjamado de manômetro de vácuo.

Manômetro utilizado em postos de gasolina (os médicos usam um sistema semelhante) para calibração de pneus. A unidade de medida psi (libra por polega ao quadrado) corresponde a, aproximadamente, 0,07 atm. Assim, a pressão lida no mostrador , 26 psi, é igual a aproximadamente, 1,8 atm.

A figura representa um manômetro de tubo aberto. Pela diferença de níveis do líquido nos dois ramos do tubo em U, mede-se a pressão manométrica do sistema contido no reservatório. Escolhendo os dois pontos A e B mostrados na figura, temos:

pA = pB
pSISTEMA = pATM + pLÍQUIDO
pSISTEMA = pATM = dgh
pMANOMÉTRICA = dgh