GASES

Estudo dos Gases




Diagrama de Estado:

Denomina-se diagrama de estado o gráfico da pressão em função da temperatura de uma determinada substância.

Temos dois casos:





Observe que, conforme a pressão e a temperatura da substância, ela pode se apresentar nos estados: sólido, líquido ou gasoso.

Um ponto da curva de fusão representa as condições de existência dos estados sólido e líquido; da mesma forma, um ponto da curva de vaporização representa as condições de coexistência dos estados líquido e gasoso.

O ponto T chamado ponto triplo representa as condições de temperatura e pressão para as quais os estados sólidos, líquido e gasoso coexistem em equilíbrio.

Os gráficos mostram que podemos variar o estado físico de uma substância através de variações de pressão, de temperatura ou ambos.

Suponha por exemplo, uma substância no estado A(p A , t A ) da figura.






Essa substância, inicialmente no estado sólido, poderá passar ao estado líquido das seguintes maneiras:

• diminuindo-se a pressão (p A ® p B ), mantendo-se a temperatura constante (t A );

• aumentando-se a temperatura (t A ® t C ) e mantendo-se a pressão (p A );

• aumentando-se a temperatura (t A ® t D ) e diminuindo-se a pressão (p A ® p D ).

- Gás e Vapor:


A partir de uma determinada temperatura, característica de cada substância, denominada temperatura crítica (t C ), não pode mais ocorrer a vaporização e a condensação.

Isto é, para uma temperatura maior que a temperatura crítica, a substância encontra-se sempre no estado gasoso, qualquer que seja o valor da pressão.



Através da temperatura crítica podemos estabelecer a diferença entre gás e vapor.

Gás : é a substância que, na fase gasosa, se encontra em temperatura superior à sua temperatura crítica e que não pode ser liquefeita por compressão isotérmica.

Vapor : é a substância que, na fase gasosa, se encontra em temperatura abaixo de sua temperatura crítica e que pode ser liquefeita por compressão isotérmica.

- Estudo dos Gases

Os gases são constituídos de pequenas partículas denominadas moléculas que se movimentam desordenadamente em todas as direções e sentidos.

O estado de um gás é caracterizado pelo valor de três grandezas físicas: o volume V, a pressão p e a temperatura T, que são denominadas variáveis de estado de um gás.

O volume de um gás é devida aos choque das suas moléculas contra as paredes do recipiente, e a sua temperatura mede o grau de agitação de suas moléculas.

Em geral, a variação de uma dessas variáveis de estado provoca alteração em pelo menos uma das outras variáveis, apresentando o gás uma transformação e conseqüentemente um estado diferente do inicial.

As transformações mais conhecidas são:

Isotérmica
Ocorre à temperatura constante

Isobárica
Ocorre sob pressão constante.

Transformação
Isométrica ou Isocórica
Ocorre a volume constante.

Adiabática
Ocorre sem troca de calor com o meio externo.

OBS.: A pressão 1 atm e a temperatura 273K ou 0ºC caracterizam as condições normais de pressão e temperatura que indicamos CNPT.

- Leis das Transformações dos Gases:

a) Lei de Boyle - Mariotte: Suponha que uma determinada massa gasosa contida em um recipiente de volume V é submetida à pressão p. Como já foi visto, esta pressão p é devido aos choques das moléculas do gás contra as paredes do recipiente. Se diminuirmos o volume V, a freqüência de choques aumenta e, portanto, a pressão também aumenta.

Se durante o processo mantivermos a temperatura T constante, pode-se verificar que a pressão varia de uma forma inversamente proporcional ao volume. Esta conclusão representa a lei de Boyle-Mariotte e pode ser enunciada da seguinte forma:

Em uma transformação isotérmica, a pressão de uma dada massa de gás é inversamente proporcional ao volume ocupado pelo gás.

PV = constante

Esta constante depende da massa e da natureza do gás, da pressão e das unidades usadas.

A representação gráfica da pressão em função do volume é uma hipérbole equilátera chamada Isoterma.



Com o aumento da temperatura, o produto P.V torna-se maior e as isotermas se agastam da origem dos eixos.



- Lei de Gay: - Lussac: Suponha que uma determinada massa gasosa está contida em um cilindro provido de um êmbolo móvel, sujeito a uma pressão constante p exercida pela atmosfera.



Com o aquecimento do sistema, as moléculas do gás se agitam mais rapidamente, aumentando o número de choque contra as paredes do recipiente, deslocando o êmbolo móvel para cima até que haja um equilíbrio entre a pressão interna e a externa.

Desta maneira, à medida que aumentamos a temperatura do gás, ocorre aumento do volume por ele ocupado no cilindro, enquanto a pressão permanece constante.

Esta conclusão representa a lei de Gay-Lussac enunciada da seguinte forma:

Em uma transformação isobárica, o volume ocupado por uma dada massa gasosa é diretamente proporcional à temperatura.

= constante Nessa fórmula a temperatura deve ser dada em Kelvin

A representação gráfica de uma transformação isobárica é uma reta.




• Lei de Charles: Esta lei diz respeito às transformações isocóricas ou isométricas, isto é, aquelas que se processam a volume constante, cujo enunciado é o seguinte:

O volume constante, a pressão de uma determinada massa de gás é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta, ou seja:

= constante

Desta maneira, aumentando a temperatura de um gás a volume constante, aumenta a pressão que ele exerce, e diminuindo a temperatura, a pressão também diminui. Teoricamente, ao cessar a agitação térmica das moléculas a pressão é nula, e atinge-se o zero absoluto.

A representação gráfica da transformação isométrica é uma reta:



Equação Geral dos Gases Perfeitos:

Quando as três variáveis de estado de uma determinada massa de gás, pressão volume e temperatura, apresentarem variações, utiliza-se a equação geral dos gases que engloba todas as transformações vistas anteriormente.



A representação gráfica desta transformação pode ser mostrada em um gráfico de dois eixos cartesianos, considerando-se um feixe de isotermas, cada uma delas correspondendo a uma temperatura.

OBS.: Para o estudo dos gases criou-se um modelo teórico, chamado gás perfeito ou ideal, com as seguintes características:

- O movimento das moléculas é caótico, isto é, não existem direções privilegiadas. Seu movimento é regido pelos princípios da Mecânica Newtoniana.

- Os choques entre as moléculas e as paredes e entre as próprias moléculas são perfeitamente elásticos.

- Não existem forças de atração entre as moléculas, e a força gravitacional sobre elas é desprezível.

- O diâmetro da molécula é desprezível em comparação com a distância média que percorre entre as colisões.

- Equação de Clapeyron:

A equação de Clapeyron relaciona as variáveis da pressão, do volume e da temperatura, incluindo também a massa m da substância gasosa como variável, durante uma transformação.

Para se chegar à sua expressão analítica, é necessário relembrar os seguintes conceitos:

- O mol de qualquer gás contém o mesmo número de moléculas, chamado número de Avogadro (N = 6,023 . 10 23 moléculas)

- Moléculas-grama (M) é a massa em gramas de um mol, isto é, a massa em gramas de 6,023 . 10 23 moléculas.

- Volume molar é o volume ocupado por um mol de gás, independendo da natureza desse gás. Nas condições normais de pressão e temperatura, o volume de um mol de um gás perfeito vale 22,4 litros .

- O volume V 0 de um gás pode ser expresso pelo produto do número de moléculas-grama pelo, ou seja: V 0 = nv 0 onde n = nº de moléculas grama do gás. V 0 = volume do mol

- O número de mols de uma determinada massa m de um gás pode ser pode ser expresso por: n = m/M , onde n = número de mols

M = massa da molécula-grama

m = massa do gás

Consideremos a transformação de uma massa m de gás, de um estado qualquer (p, V, T) para estado definido pelas condições normais de pressão e temperatura (p 0 , V 0 , T 0 ).

Aplicando a equação geral dos gases perfeitos, vem:



As grandezas p 0 , V 0 e T 0 são constantes, pois referem-se às condições normais de pressão e temperatura. Logo, a expressão também é uma constante.

Fazendo-se R = , vem = nR ou pV = nRT Equação de Clapeyron

Como p 0 = 1,0atm; v 0 = 22,4 e T 0 = 273K, o valor de R é:

Constante universal dos gases perfeitos

O valor de R é o mesmo para todos os gases, dependendo apenas das unidades a serem utilizadas.

- Lei de Dalton

A Lei de Dalton refere-se às pressões parciais dos vários gases componentes de uma mistura gasosa.

Consideremos uma mistura gasosa contida em um recipiente rígido de volume V. Seja p a pressão exercida pela mistura.



Se por um processo qualquer deixamos no recipiente apenas as partículas de um dos gases componentes da mistura, retirando todas as outras, o gás que permaneceu ocupará sozinho todo o volume V do recipiente (propriedade dos gases) e exercerá uma pressão p 1 menor que p.



A esta pressão denominamos pressão parcial do gás 1 na mistura gasosa.

Pressão parcial de um gás é a pressão que este exerceria se ocupasse sozinho, a mesma temperatura, todo o volume da mistura gasosa a qual pertence.

Dalton chegou à conclusão que a soma das pressões parciais dos gases componentes de uma mistura gasosa é igual à pressão total exercida pela mistura, desde que os gases não reajam entre si.

P total = p 1 + p 2 + p 3 + ... + p n

Cálculo da Pressão Total: Num mesmo recipiente, misturamos os gases 1 , 2 e 3 em diferentes condições, conforme indica a figura:



Determinemos a pressão total p da mistura gasosa, admitindo que os gases não reajam entre si.

O número de mols total da mistura é: n = n 1 + n 2 + n 3 1

Pela equação de Clapeyron, temos

p1V1 = n1RT1 ® n1 = Substituindo-se em 1 , vem:

p2V2 = n2RT2 ® n2 = =+ +

p3V3 = n3RT3 ® n3 =

pV = nRT ® n =

- Teoria Cinética do Gás Perfeito:

• Introdução: A teoria cinética do gás perfeito foi desenvolvida a partir da aplicação das leis da Mecânica de Newton a sistemas microscópicos dos gases, ou seja, às suas partículas.

• Hipóteses: Algumas hipóteses forma atribuídas ao comportamento das moléculas de um gás perfeito:

- Todas as moléculas são idênticas, tendo a forma de “esferas rígidas”

- Todas as moléculas estão em movimento desordenado, em todas as direções.

- Os choques entre as moléculas e contra as paredes do recipiente são perfeitamente elásticos.

- Entre os choques as moléculas se movem em MRU.

- As moléculas não exercem forças de ação mútua entre si, exceto durante os choques.

- As moléculas têm dimensões desprezíveis em comparação com os espaços vazios que as separam.

• Pressão de um gás: As moléculas de um gás estão em constante e desordenados movimento, chocando-se com as paredes do recipiente, causando o aparecimento de uma força F, que age contra as paredes.

A relação entre a força f e a área A da parede corresponde à pressão p que o gás exerce sobre o recipiente (p = F/A).


onde: m = massa do gás.

V = volume da massa do gás.

v = velocidade média das moléculas do gás

A AGUA NA NATUREZA

A maior parte da água na Natureza é salgada, visto que as águas dos oceanos e mares constituírem cerca de 97% da quantidade total de água na Terra. Nem toda a água se encontra livre, visto que faz parte do solo, das plantas e dos animais. Apesar da maior parte da superfície da Terra ser coberta por água, o homem só pode dispor de uma pequena porção dessa água porque grande parte dela não possui as propriedades necessárias à sua utilização.

A AGUA NA NATUREZA

Na Natureza, a água pode apresentar-se nos estados líquido e gasoso. A água dos oceanos, dos mares, dos rios, das águas subterrâneas, da chuva, do orvalho e das nuvens encontra-se no estado líquido. A água da neve, do granizo e do gelo encontra-se no estado sólido. A água sob a forma de vapor de água é invisível e encontra-se no estado gasoso. Grande parte do vapor de água encontra-se na atmosfera.

Fases da Máteria

Estados físicos da matéria



Fases ou estados da matéria são conjuntos de configurações que objetos macroscópicos podem apresentar. O estado físico tem a relação com a velocidade do movimento das partículas de uma determinada substância. Canonicamente e segundo o meio em que foram estudados, são três os estados ou fases considerados: sólido, líquido e gasoso. Outros tipos de fases da matéria, como o estado pastoso ou o plasma são estudados em níveis mais avançados de física. As características de estado físico são diferentes em cada substância e depende da temperatura e pressão na qual ela se encontra.



Os estados físicos
Há muitas discussões sobre quantos estados da matéria existem, porém as versões mais populares atualmente são de que a matéria somente tem três estados: sólido, líquido e gasoso. Mas há também outros que, ou são intermediários ou pouco conhecidos. Por exemplo: os vapores, que nada mais são uma passagem do estado líquido para o gasoso na mesma fase em que o gás, porém quando está em estado gasoso, não há mais possibilidade de voltar diretamente ao estado líquido; já quando em forma de vapor, pode ir ao estado líquido, desde que exista as trocas de energia necessárias para tal fato. Por isto que diz-se comumente "vapor d´água" e não "água gasosa".
No estado sólido considera-se que a matéria do corpo mantém a forma macroscópica e a posição relativa de sua partícula. É particularmente estudado nas áreas da estática e da dinâmica.
No estado líquido, o corpo mantém a quantidade de matéria e aproximadamente o volume; a forma e posição relativa da partículas não se mantém. É particularmente estudado nas áreas da hidrostática e da hidrodinâmica.
No estado gasoso, o corpo mantém apenas a quantidade de matéria, podendo variar amplamente a forma e o volume. É particularmente estudado nas áreas da aerostática e da aerodinâmica.
O Plasma (ou quarto estado da matéria) está presente principalmente nas "TVs de plasma". Neste estado há uma certa "pastosidade" da substância, que permite uma maior e melhor resposta quando recebe informações decodificadas pelos feixes de luz emitidos pelos componentes da TV. É sabido que qualquer substância pode existir em três estados: sólido, líquido a gasoso, cujo exemplo clássico é a água que pode ser gelo, líquido a vapor. Todavia há muito poucas substâncias que se encontram nestes estados, que se consideram indiscutíveis a difundidos, mesmo tomando o Universo no seu conjunto. É pouco provável que superem o que em química se considera como restos infinitamente pequenos. Toda a substância restante do universo subsiste no estado denominado plasma.
O Condensado de Bose-Einstein é o quinto estado da matéria, e é obtido quando a temperatura chega a ser tão baixa que as moléculas entram em colapso.
O sexto estado da matéria, o Condensado Fermiônico , acontece quando certa materia é aquecida a ponto de suas moleculas ficarem completamente livres.

Mudanças de fase
Como a cada uma destas fases de uma substância corresponde determinado tipo de estrutura corpuscular, há vários tipos de mudanças de estruturas dos corpos quando muda a fase, ou de estado de aglomeração, da substância que são feitos. A mudança de fases ocorre conforme o diagrama de fases da substância. Mudando a pressão ou a temperatura do ambiente onde um objeto se encontra, esse objeto pode sofrer mudança de fase.
Fusão - mudança do estado sólido para o líquido.
Vaporização - mudança do estado líquido para o gasoso. Existem três tipos de vaporização:
Evaporação - as moléculas da superfície do líquido tornam-se gás em qualquer temperatura.
Ebulição - o líquido está na temperatura de ebulição e fica borbulhando, recebendo calor e tornando-se gás.
Calefação - o líquido recebe uma grande quantidade de calor em período curto e se torna gás rapidamente.
Condensação - mudança de estado gasoso para líquido (inverso da Vaporização).
Solidificação - mudança de estado líquido para o estado sólido (inverso da Fusão).
Sublimação - um corpo pode ainda passar diretamente do estado sólido para o gasoso.
Re-sublimação - mudança direta do estado gasoso para o sólido (inverso da Sublimação).

O gelo é isolante?

Como o gelo é menos denso, ao se formar ele fica na superfície e funciona como isolante térmico (como os esquimós já descobriram há muito tempo) fazendo com que a água abaixo da camada de gelo fique a uma temperatura maior que o 00C (para não congelar). Essa característica é praticamente exclusiva da água.

Achei uma explicação sobre o gelo ártico e sua função isolante, espero que possam entender melhor.

Oceano Ártico estará sem gelo até 2060 Medições feitas com satélites mostraram que o gelo do Oceano Ártico chegou ao seu segundo menor nível histórico. A superfície da área total de mar coberta por gelo em setembro de 2006 é a menor registrada na História à exceção da medida no mesmo mês de 2005, quando alcançou o menor nível já verificado.
Cientistas do Centro Nacional de Gelo e Neve dos Estados Unidos (NSIDC, na sigla em inglês) disseram que uma mudança súbita do tempo em agosto, que trouxe mais neve e baixou a temperatura, impediu que outro recorde fosse batido em setembro passado.
- Nesse ritmo, o Oceano Ártico não terá mais gelo em setembro por volta de 2060 - disse Juliene Strove, uma das integrantes do grupo de estudo do NSIDC.
O gelo do Ártico flutua no oceano e sua extensão varia naturalmente, de acordo com o ritmo das estações. O mínimo absoluto acontece no verão (no Hemisfério Norte), por volta de meados de setembro.
Porém, a elevação da temperatura tem causado um consistente declínio do nível de gelo durante os meses de verão e uma pequena taxa de recuperação no inverno.
Em todo o Ártico, há cada vez menos gelo no verão, desde que as medidas começaram a ser realizadas, em 1977.
Porém, a partir de 2002 cientistas detectaram uma significativa aceleração na taxa de perda de gelo no verão. Para eles, a causa é o aquecimento global.
Mark Serreze, um dos principais especialistas do NSIDC, disse que este ano teria facilmente superado 2005 em perdas se não fosse a súbita mudança do tempo. -
Se condições extremamente frias e severas de tempo não tivessem surgido em agosto, atenuando a redução de gelo, o gelo ártico continuaria a diminuir, afetando os padrões de clima - explicou S e rre z e .
O gelo do Ártico é importante porque funciona como uma espécie de isolante térmico, ao refletir os raios de sol e evitar que a água do mar absorva mais calor e esquente. Cientistas temem que quanto mais gelo for perdido, mais calor será absorvido e ainda mais gelo derreterá, num ciclo perigoso.
O Ártico tem registrado algumas das maiores elevações de temperatura no mundo, nas últimas décadas. Especialistas temem que seja um dos lugares mais afetados pelas mudanças climáticas. - O Ártico é o grande indicador das mudanças climáticas globais - afirmou Ted Scambos, glaciologista do centro americano.



Outra pergunta interessante é porque o iglu mantém aquecido os esquimós, se ele é feito de gelo?


O gelo é um péssimo condutor de energia (calor) ou bom isolante térmico. Dentro de um Iglu a temperatura, geralmente, fica a 0ºC. Bem para nós tal temperatura é infernal, mas para os esquimós não. 0ºC para eles é uma temperatura agradável. Lembre que a sensação de frio ocorre quando alguém vai para um lugar onde a temperatura é menor do que a que seu corpo está acostumado, portanto se um baiano e um esquimó estiverem em um lugar onde a temperatura é 5ºC o baiano vai estar morrendo de frio e o esquimó morrendo de calor.
Assim, a temperatura de 0ºC para que está acostumado a -20ºC é agradável, logo o esquimó não sente frio dentro do iglu e ficam até sem roupa lá dentro.P.S. O fato de não haver corrente de ar dentro do iglu não justifica o ambiente agradável, pois a temperatura em um local que venta é sempre menor do que um local onde não venta, mas a temperatura menor não que dizer que ela não seja agradável.


Comentários:

Amanda
É o mais interessante é que o homem sabe o quanto ele perde e vai continuar predendo, e mesmo assim ele não faz nada pra mudar isso.Talvez eu não esteja mais viva pra ver apesar de ser tão presente, os pinguins o ursos polares desaparecendo do nada.Hoje toda árvore rancada, todo rio poluido, toda geleira derretida, tudo isso trará consequencias...E talvez só depois que tudo isso for perdido, ai sim, talves o homem pare e pense!
Ha e quanto ao iglus os esquimós, é muito interessante poder ficar dentro de um iglu e não morrer congelado, o calor humano é de mais....

Comentários:Calor Especifico

• Raynne Gonçalves Martins:Na minha opinião Profº Leônico,Calor específico é uma grandeza fisica que define a variação termica de determinada substancia ao receber determinada quantidade de calor.



• Hipolyto:Raynne complementando o que você disse ,Pode-se dizer que o calor específico caracteriza uma substância em determinado estado físico.



• Felipe:então foi o que disse,é alias,Também é chamado de capacidade termica massica.



• Amanda:ah e,eu vi que É constante para cada substância em cada estado fisico,você sabe quais são neh?Liquido,solido e gasoso.



• Joneuma:HuAHAuHhsas...Então pelas explicações que foram passadas eu entendi o calor especifico é que Algumas substâncias são mais difíceis de se aquecerem do que outras. Se você coloca uma vasilha com água sobre uma chama e um bloco de ferro sôbre uma chama igual, o ferro fica em pouco tempo tão quente que faz ferver qualquer gota de água que nele 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 peso dessa substância. Entendeu? é mais ou menos assim.

Comentários:Calor Latente

• Joneuma:Pelo que entendi sobre o assunto de calor latente é que ele é é definido como o calor ganho ou perdido por um corpo durante uma mudança de estado, quando não resulta em nenhuma mudança de temperatura.eu estava pesquisando e vi que ele também é chamado de calor oculto.

• Raynne Gonçalves Martins:No meu entendimento ,Quando sob a pressão constante,uma determinada substancia recebe calor sensivel,sua temperatura aumenta.se o calor é latente, ocorre mudança de estado, mantendo-se a mesma temperatura.

• Amanda:Pra mim é mudança de estado ,quantidade de calor, por unidade de massa, que é necessário fornecer ou retirar de um dado corpo, a uma certa pressão, para que ocorra a mudança de estado, sem variação de temperatura.

• Hypolito:concordo com Joneuma,Calor latente é aquele que provoca mudança de estado físico.

• Felipe:Pelo que eu estudei calor latente é a grandeza fisica que determina a quantidade de calor que a massa de uma determinada substancia deve receber para mudar de estado fisico.

• CONCLUSÃO DO GRUPO:
• O calor latente é aquele que faz com que se possa mudar o estado fisico uma determinada substância.

Calor específico é uma grandeza física que define a variação térmica de determinada substância ao receber determinada quantidade de calor. Também é chamado de capacidade térmica mássica. É constante para cada substância em cada estado físico. Pode-se dizer que o calor específico caracteriza uma substância (em determinado estado físico).

A unidade no SI é J/kg.K (Joule por Quilograma Kelvin). Uma outra unidade mais usual para calor específico é cal/g.°C (Caloria por Grama Grau Celsius).

[editar] Fórmulas

É possível calcular o calor específico de uma substância () a partir da capacidade térmica de um corpo composto por ela () e da massa desse corpo ().

Também é possível determinar o calor específico de uma substância a partir da quantidade de calor cedida a um corpo dessa substância (), da variação térmica que ele sofre (), e da massa desse corpo.

formula também usada

C.(temp final - temp inicial) + C.(temp final - temp inicial)=0.

ou ainda c.m.(temp final - temp inicial) + c.m.(temp final - temp inicial)=0

A tabela abaixo apresenta o calor específico de algumas substâncias à pressão constante de 1 atm.

Substância	Calor Específico (cal/g.°C)
água	1,0
álcool	0,6
alumínio	0,22
ar	0,24
carbono	0,12
chumbo	0,031
cobre	0,091
ferro	0,11
gelo	0,5
hélio	1,25
hidrogênio	3,4
latão	0,092
madeira	0,42
mercúrio	0,033
nitrogênio	0,25
ouro	0,032
oxigênio	0,22
prata	0,056
rochas	0,21
vidro	0,16
zinco	0,093

alor latente é a grandeza física que determina a quantidade de calor que uma unidade de massa de determinada substância deve receber para mudar de estado físico. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade é J/kg (Joule por quilograma). Outra unidade usual é caloria por grama (cal/g).

Para calcular o calor latente de uma subtância, basta dividir a quantidade de calor Q que a substância precisa ganhar ou perder para mudar de fase pela massa m da mesma.

Temos que L é o calor latente em cal/g.

• Usaremos:
  • Lf - para calor latente de fusão.
  • Lv - para calor latente de vaporização.
  • Ls - para calor latente de solidificação.
  • Lc - para calor latente de condensação.

COMENTÁRIO:AMANDA

III UNIDADE.
ENTRAMOS NUM ASSUNTOS BEM MAIS COMPLEXO QUE ESTUDAVAMOS ANTES,NA UNIDADE PASSADA.
ESSE ASSUNTO MOSTRA UMA REALIDADE COMPLEXA E DIFICIL DE COMPREENDER.
AGORA A TERMODINÂMICA TEM UM CODIGO DE LIMITAÇOES,LIMITES A SEREM CUMPRIDOS.

COMENTÁRIO:FILIPE

SAIMOS DA II UNIDADE E ENTRAMOS NA III,E ESTAMOS COM UM NOVO ASSUNTO:A TERMODINÂMICA.
O ESTUDO DA FISICA PASSA POR UMA IMPORTANTE MUDANÇA ,COMO SE ESTIVESSE SAINDO DA ADOLESCENCIA PARA A FASE ADULTA.UMA MUDANÇA DE ETAPA.QUE DESCOBRIREMOS ADIANTE.
PARA MELHOR COMPREENDE-LAS ESTUDAREMOS E PERCOREMOS UM LONGO CAMINHO,NESTA UNIDADE.

COMENTÁRIO:HIPOLYTO

III UNIDADE:FISICA ESTÁ SAINDO DA PARTE FRIA PARA A PARTE QUENTE,O CALOR DOS CORPOS.
SAIMOS DA CERTEZA DE LEIS,E ENTRAMOS NUM ASSUNTO DE INCERTEZAS,PROIBIÇÕES.

COMENTÁRIO:RAYNNE

ESTE ASSUNTO NOVO DA III UNIDADE,A TERMODINÂMICA É O ESTUDO DA DINÂMICA DOS CORPOS.
É UM ASSUNTO QUE TRAZ PERPLEXIDADE,POIS EXISTEM MUITAS "PROIBIÇÕES",QUE SÃO ESTABELECIDAS PELA PROPRIA MÃE NATUREZA.

COMENTÁRIO:JONEUMA

A TERMODINÂMICA É UM ASSUNTO NOVO QUE COMEÇAMOS A ESTUDAR NESTA III UNIDADE.
AGORA ESTAMOS SAINDO DA FISICA FRIA(HIDROSTATICA,DENSIDADE,MASSA,PRESSÃO)E CONHEÇENDO A PARTE DA FISICA MAIS FASCINANTE,O CALOR DOS CORPOS.

O gelo é um isolante termico?

O gelo é isolante térmico e seu acúmulo dificulta as trocas de calor

Biblioteca Virtual
Investigando uma geladeira
AS TROCAS DE CALOR NA GELADEIRA

2- OS PROCESSOS DE TRANSMISSÃO DE CALOR QUE OCORREM NA GELADEIRA
As trocas ou transferências de calor entre dois sistemas ou corpos que apresentam diferentes temperaturas podem ser realizadas mediante três processos distintos: condução, convecção, radiação.
Condução
A condução é o processo de transmissão de calor mais eficaz nos sólidos e consiste na propagação de energia através de choques entre as moléculas que constituem o material, sem que haja transporte de matéria.
Os líquidos e gases também transmitem calor por condução, mas a uma taxa bem menor que os sólidos. Mesmo os sólidos diferem muito quanto à sua capacidade de transmitir calor por condução. A condutividade térmica mede a capacidade de um material em conduzir calor. Um material que transmite pouco calor por condução é chamado de mau condutor ou isolante térmico. Quanto menor for a condutividade térmica de um material melhor isolante térmico ele será.
Alguns materiais em ordem crescente de isolamento térmico:
* Prata* Cobre* Alumínio* Tijolo* Gelo* Vidro* Madeira* Cortiça
Para realizar as atividades experimentais desta seção, você vai precisar dos seguintes materiais:
. 02 termômetros de laboratório (-10 ºC a 110 ºC). 01 refrigerador ou freezer para fazer gelo. gelo picado. sal. 02 tubos de ensaio grandes e resistentes ao calor. 01 fonte de calor do tipo bico de bunsen ou equivalente. um copinho de plástico. um pouco de serragem fina
Atividade experimental 1 : A condutividade térmica do gelo
1. Coloque um termômetro dentro de um pequeno copo de plástico contendo água. (Você poderá utilizar copinhos iguais aos usados para tomar café.)2. Coloque o copo com o termômetro mergulhado na água dentro de um congelador ou freezer.3. Depois que a água estiver congelada, mergulhe o copinho em água à temperatura ambiente.Desse modo, será possível retirar o pequeno bloco de gelo de dentro do copo, juntamente com o termômetro.4. Em seguida, você deve colocar o termômetro com o bulbo cercado de gelo em uma mistura de gelo picado com sal. Coloque também um outro termômetro com o bulbo em contato direto com a mistura de gelo picado com sal. 5. Compare os tempos necessários para que a leitura de cada termômetro se estabilize.6. Troque idéias com seus colegas para explicar os resultados que você encontrou.
Atividade experimental 2: A condutividade térmica da água
1. Coloque água gelada em um tubo de ensaio.2. Aqueça a parte superior do tubo da maneira indicada na figura.3. Com a fonte de calor desligada, introduza um termômetro na água da superfície e meça sua temperatura. Logo em seguida introduza o termômetro no fundo do tubo medindo novamente a temperatura. 4. Troque idéias com seus colegas para explicar os valores que você encontrou.

Termodinâmica
- Introdução: É a parte da Física que estuda as transformações entre calor e trabalho. Calor e trabalho estão relacionados entre si por apresentarem em comum a mesma modalidade de energia. Vejamos seus conceitos: Calor : energia em trânsito de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura existente entre eles. Trabalho : energia em trânsito entre dois corpos devido à ações de uma força. As transformações entre calor e trabalho serão estudadas em sistemas formados por recipientes contendo em equilíbrio térmico uma determinada massa de gás perfeito.
A Termodinâmica é a parte da Termologia (Física) que estuda os fenômenos relacionados com trabalho, energia, calor e entropia, e as leis que governam os processos de conversão de energia. Apesar de todos nós termos um sentimento do que é energia, 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.

TERMO DINAMICA E ESCALAS TERMICAS

TERMO DINAMICA

Termodinâmica

A Termodinâmica é a parte da Física Clássica que estuda os sistemas térmicos, os processos de transformações físicas que ocorrem em tais sistemas, bem como as trocas de energia, calor e o trabalho mecânico.

Temperatura

Temperatura e calor são grandezas básicas no estudo da termofísica e tanto a sua compreensão como a sua perfeita distinção são de importância vital para o entendimento de toda a termofísica. De maneira simplificada pode-se definir que temperatura como uma grandeza que permite avaliar o nível de agitação das moléculas de um corpo. De acordo com a teoria cinética dos gases, as moléculas de um gás movem-se livre e desordenadamente em seu interior, separadas umas das outras, e apenas interagindo entre si durante colisões eventuais. A medida que se aquece o gás, a velocidade com que suas moléculas se movem aumenta, caracterizando um aumento na energia cinética dessas moléculas, da mesma forma um resfriamento do gás provoca a diminuição da velocidade e da energia cinética de suas moléculas. Como a velocidade e conseqüentemente a energia cinética de cada átomo que constitue uma molécula não é a mesma, o estado térmico de um corpo é avaliado pela energia cinética média de seus átomos: quanto maior for a energia cinética média das partículas que compõem um corpo, maior será a sua temperatuta.

Calor

Colocando dois corpos de temperaturas diferentes em contato térmico, observamos o mais quente esfriar e o mais frio esquentar. O corpo mais quente perde calor e o corpo mais frio ganha calor. Os corpo trocarão calor até a atingirem a mesma temperatura, neste caso estarão em equilíbrio térmico. Essa é a chamada lei zero da Termodinâmica.

Portanto o calor é a energia em trânsito do corpo mais quente para o corpo mais frio por causa da diferença de temperatura dos corpos em contato térmico. Então, a unidade de medida de calor é a mesma unidade de energia.

No Sistema Internacional, a unidade de energia é o joule ou $J$, e na Química se usa a caloria ou $cal$. A equivalência entre as unidades é:


cal = 4,186

Vasos comunicantes

Vasos comunicantes é um termo utilizado para designar a ligação de dois recipientes através de um duto fechado.
Um recipiente formado por diversos ramos que se comunicam entre si, constitui um sistema de vasos comunicantes. Um exemplo de vasos comunicantes é o tubo em U. .
Equilíbrio de dois líquidos miscíveis e imiscíveis em dois vasos comunicantes
Quando se tem um único líquido em equilíbrio contido no recipiente, conclui-se que: a altura alcançada por esse líquido em equilíbrio, em diversos vasos comunicantes é a mesma. Qualquer que seja a forma de seção do ramo. E para todos os pontos do líquido que estão na mesma altura obtêm-se também a mesma pressão. Sendo essas propriedades decorrentes da Lei de Stevin
Quando dois líquidos que não se misturam,imicíveis,são colocados num mesmo recipiente,eles se dispõem de modo que o líquido de maior densidade ocupe a parte de baixo e o de menor densidade ocupe a parte de cima.A separação entre eles é horizontal.Por exemplo água e óleo,se forem colocados no mesmo recipiente,o óleo menos denso ficara na parte de cima e a água mais densa permanece na parte inferior.Nos vasos comunicantes, eles se distribuem de forma que as alturas das colunas líquidas,sejam proporcionais às respectivas densidades. Partindo-se do princípio de que: o sistema está em equilíbrio e por ação da gravidade podemos igualar as pressões nos pontos A e B

Pa = Pb
Po + μa.g.Ha = Po + μb.g.Hb
μa.Ha = μb.Hb

Conclui-se que: dois líquidos miscíveis em vasos comunicantes atingem alturas inversamentes proporcionais às suas massas específicas (ou densidades).
Em laboratório os vasos comunicantes encontram aplicações na determinação de densidade e na medição de pressão.

HIDROSTÁTICA: Pressão em um Líquido - Stevin

Constatação experimental da pressão no seio de um líquido
Varias experiências evidenciam a pressão suportada por ume superfície mergulhada no seio de um líquido em equilíbrio Dentre elas citaremos apenas e experiência realizada com a cápsula manométrica . A cápsula manométrica consta essencialmente de uma caixa dotada de uma membrana elástica . A caixa é ligada a um tubo em forma de U por meio de um condutor flexível
Nos ramos do tubo em U colocamos um líquido colorido. Pelo desnível do liquido nos ramos do tubo analisamos a pressão exercida sobre a membrana elástica da capsula.
Inicialmente o líquido alcança o mesmo nível em ambos os ramos do tubo como se vê na figura. Isto se dá porque a pressão exercida na superfície livre do liquido contido no ramo esquerdo é a mesma pressão exercida sobre a superfície da membrana; esta pressão é a pressão atmosférica.
Se você introduzir e cápsula no seio de um líquido em equilíbrio contido num recipiente, notará que se estabelece um desnível nos ramos do tubo em U, fato que comprova a existência de uma força imposta pelo líquido na superfície de membrana, ou seja, comprova a existência de pressão que o líquido exerce sobre a membrana da cápsula A força exercida pelo líquido é perpendicular à superfície da membrana, pois caso contrário a componente tangencial dessa força arrastaria a cápsula, o que não ocorre na prática.
À medida que você aprofunda a cápsula no líquido o desnível no tubo em U aumenta, mostrando que a pressão exercida pelo líquido cresce com a profundidade. Num mesmo ponto, no seio do líquido, você pode girar a capsula à vontade sem acarretar alteração no desnível nos ramos do tubo em U, significando este fato que a pressão independe da orientação da superfície da membrana elástica da cápsula.
A pressão exercida pelo líquido na membrana da cápsula a dita pressão hidrostática. Se à pressão hidrostática adicionarmos a pressão exercida pela atmosfera sobreposta ao líquido teremos a chamada pressão absoluta .
Do que ficou dito até o momento, você conclui que no seio de um líquido a uma dada profundidade a pressão é igual em todos os pontos. Em outras palavras se considerarmos um plano paralelo à superfície do líquido a pressão será a mesma em todos os pontos deste plano. Dados agora dois pontos A e B, localizados em diferentes profundidades, no seio do líquido, qual será a diferença de pressão de um ponto para outro? A resposta a essa pergunta á dada peio Principio de Stevin que passamos a enunciar.

Principio fundamental da Hidrostática ( Princípio de Stevin)

"A diferença entre as pressões em dois pontos considerados no seio de um líquido em equilíbrio (pressão no ponto mais profundo e a pressão no ponto menos profundo) vale o produto da massa especifica do líquido pelo módulo da aceleração da gravidade do local onde é feita a observação, pela diferença entre as profundidades consideradas."
A partir do Teorema de Stevin podemos concluir :
è A pressão aumenta com a profundidade. Para pontos situados na superfície livre, a pressão correspondente é igual à exercida pelo gás ou ar sobre ela. Se a superfície livre estiver ao ar atmosférico, a pressão correspondente será a pressão atmosférica, patm .

HIDROSTÁTICA: Massa específica e densidade
A massa específica (m ) de uma substância é a razão entre a massa (m) de uma quantidade da substância e o volume (V) correspondente:
Uma unidade muito usual para a massa específica é o g/cm3 , mas no SI a unidade é o kg/m3 . A relação entre elas é a seguinte:
Assim, para transformar uma massa específica de g/cm3 para kg/m3, devemos multiplicá-la por 1.000 . Na tabela a seguir estão relacionadas as massas específicas de algumas substâncias.

Substância
Água
1,0
1.000
Gelo
0,92
920
Álcool
0,79
790
Ferro
7,8
7.800
Chumbo
11,2
11.200
Mercúrio
13,6
13.600
ObservaçãoÉ comum encontrarmos o termo densidade (d) em lugar de massa específica (m ). Usa-se "densidade" para representar a razão entre a massa e o volume de objetos sólidos (ocos ou maciços), e "massa específica"para líquidos e substâncias.

HIDROSTÁTICA: Pressão

Consideremos uma força aplicada perpendicularmente a uma superfície com área A. Definimos a pressão (p) aplicada pela força sobre a área pela seguinte relação:
p=f
a
1 dyn/cm2 (bária) = 0,1 Pa1 kgf/cm2 = 1 Pa1 atm = 1,1013x105 Pa1 lb/pol2 = 6,9x103 Pa

O conceito de pressão nos permite entender muitos dos fenômenos físicos que nos rodeiam. Por exemplo, para cortar um pedaço de pão, utilizamos o lado afiado da faca (menor área), pois, para uma mesma força, quanto menor a área, maior a pressão produzida.

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES:
O princípio de Arquimedes diz basicamente que há uma força vertical e para cima que alivia o peso de um corpo quando submerso num fluido. Pelo princípio, esta for,ça é proporcional à densidade do fluido e ao volume do corpo e recebe o nome de EMPUXO:
E= m.V.g
Há uma história da antiguidade bastante conhecida sobre os estudos hidrostáticos de Arquimedes. Trata-se do chamado problema da coroa. Hiero, rei de Siracusa, encomenda uma coroa que paga como se fosse de ouro puro, mas posteriormente suspeita que o ourives fez mistura do ouro com prata. Arquimedes resolve o problema determinando o volume da coroa, para o que a submerge num recipiente completamente cheio de água e pesa em seguida o líquido derramado. Averigua assim a densidade da coroa e calcula a proporção de prata que o desleal ourives utiliza. Conta-se que Arquimedes inventou este procedimento quando, ao se introduzir num recipiente completamente cheio de água para se lavar, parte dela transborda. Sai então do banho a gritar Eureka! Que em grego significa "Descobri".
No link abaixo você pode conferir uma animação interativa sobre o princípio de Arquimedes da força de Empuxo:
Força de Empuxo

CONTINUAÇAO:EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI

Deste experimento podemos concluir facilmente que a pressão atmosférica é equivalente à pressão exercida por uma coluna de 76 cm de Hg. Para determinar esse valor em Pascal, precisamos lembrar que a força exercida por qualquer corpo é o Peso :
P = m.ge que a densidade deste corpo é dada por
m = m/ventão isolando a massa nesta equação da densidade temos que
m = V.me, já que o volume é a área da base multiplicada pela altura:
V = A.hentão
m = A.h.mComo
Pressão = F/Ae F é o Peso P, conclui-se que
Pressão = m.h.g
Com essa relação, podemos então calcular a pressão atmosférica em Pascal se soubermos a densidade do Mercúrio: 13600 Kg/m3

CONTINUAÇAO:EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI

O tubo com água foi colocado na água com o orifício inferior tapado, e quando este foi destapado esperava-se que a água contida no tubo descesse até um nível da coluna de líquido que estabilizasse a pressão atmosférica, porém não se observou mudança alguma, foi então que Torricelli teve a brilhante idéia de realizar o mesmo experimento com outro líquido, mais denso: o Mercúrio (Hg). O que se observou com o Mercúrio foi:

EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI

EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI:
O experimento de Torricelli foi um procedimento que visava medir o valor da pressão atmosférica. Para isso, Torricelli colocou água em um recipiente e imergiu um tubo também contendo água, conforme a figura abaixo: