A MENTE QUE SE ABRE A UMA NOVA IDEIA JAMAIS VOLTARÁ AO SEU TAMANHO ORIGINAL.
Albert Einstein

segunda-feira, 14 de abril de 2014

Termologia - Resumão

Física Térmica


Temperatura é a medida da agitação das moléculas de um corpo.

Calor é a transmissão de energia térmica de um corpo mais quente para um mais frio.

1) Escalas termométricas


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2) Calorimetria


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3) Dilatação dos corpos

  • Dilatação dos Sólidos
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  • Dilatação dos líquidos
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  • Como estudar Física


    Quando você estuda Português ou História, uma lição passada pelo professor abrange, na maioria das vezes, um grande número de páginas de texto. A Física, tal como a Matemática, é mais condensada. Uma lição de Física pode reduzir-se apenas a uma ou duas páginas. Você poderia decorar a lição, mas isto não lhe adiantaria nada. Algumas vezes, o seu trabalho é compreender urna lei. Depois de compreender essa lei (e a lei é muitas vezes expressa por uma equação) e a puder explicar e aplicar na resolução de problemas, você terá aprendido a lição.


    Sugestões para o estudo

    1. Leia toda a lição, a fim de saber do que se trata.
    2. Leia novamente a lição, porém, mais devagar, e escreva no seu caderno a lei (se houver alguma) e outros pontos importantes da lição. Verifique se você compreende cada parágrafo. Certifique-se também se compreende o verdadeiro significado de cada palavra nova. Estude com cuidado as definições de termos como "trabalho" e "potência" até ficar completamente seguro do seu verdadeiro sentido em Física.
    3. Se a lei for expressa por uma equação matemática, pergunte a si mesmo de que maneira cada símbolo da equação está relacionado com a lei.
    4. Resolva os problemas incluídos no texto do seu livro.
    5. Discuta a lição com os seus colegas.


    Revisão para as provas

    1. Estude todos os dias, conscienciosamente, as suas lições. Reveja as notas que tomou na última aula. Nunca deixe as suas notas se acumularem, sem estudá-las metodicamente.
    2. Antes da prova, escreva todos os pontos difíceis da parte que está revendo; faça perguntas sobre os mesmos, na aula.
    3. Pense nas perguntas que faria se você fosse o professor. Tente responder, você mesmo, a essas perguntas.
    4. Faça uma resumo com as fórmulas ou conceitos mais importantes. Não exagere. Coloque apenas pontos importantes da matéria.


    Durante as provas

    1. Antes do professor distribuir a prova, tente se concentrar lembrando das relações estudadas;
    2. Ao receber a prova escreva, em algum lugar dela, tudo que puder de fórmulas, conceitos e exemplos. Essas anotações serão muito úteis quando você estiver cansado e surgirem os famosos "brancos" de memória.
    3. Faça as questões da prova como se estivesse resolvendo os testes em casa, com calma e muita atenção. Lembre-se que sempre existirão mais questões "fáceis" do que "difíceis".
    4. Lembre-se que quando um aluno diz que foi mal numa prova, é devido aos erros nas questões "fáceis". Todo aluno que vai mal usa como desculpa as tais questões "difíceis" como argumento para mascarar sua falta de estudos.



    Regras básicas para um bom estudo
    1 - Faz-se necessário que se tenha uma boa bibliografia para consulta. Consultar o mesmo assunto segundo explicações diferentes habilita-nos a visualizá-lo de diferentes formas. Duas situações podem ocorrer: você conseguirá esclarecer pontos ainda duvidosos e (ou) reforçar conceitos já assimilados, abrindo a porta para que seu cérebro possa assimilar o conteúdo da forma mais simples possível;

    2 - Em sala de aula ou mesmo como auto-ditadata é muito válido que se tome notas e resumos sobre assuntos que se julguem necessários. Estas notas podem ser para que não venhamos nos esquecer sobre algum conceito ou, ainda, para que futuramente possamos esclarecer ou explorar melhor algum ponto que possa ser melhor compreendido;

    3 - Estudar com regularidade em horários e cargas previamente definidos. Desta forma evita-se o acúmulo de dúvidas bem como se permite que entremos em intimidade com o assunto que passará a ser visto com maior familiaridade, facilitando a abstração do conteúdo;

    4 - Boa base matemática. A Física é explicada quase sempre através de fórmulas matemáticas. As equações (sistemas de equações) em especial são sempre exploradas desde o início do estudo em Cinemática, por exemplo. Suponhamos que você queira saber os instante do encontro de dois móveis que se movimentem em sentido contrário numa mesma estrada. De nada adianta conhecer os conceitos se você não compreender que se deve igualar (resolver) as respectivas equações do movimento;

    5 - Entender que a Física possui determinados tópicos, os quais devem ser estudados em seus diferentes capítulos na seqüência mais lógica possível, objetivando facilitar a compreensão e o desenrolar do conteúdo de forma mais natural. O crescimento da complexidade do assunto (dentro do tópico) ficará muito mais fácil de ser assimilado. Perceba que com conceitos básicos de movimento uniforme se torna muito mais fácil a compreensão do movimento uniformemente variado e com este se torna simples estudar lançamento de projéteis, no entanto, se quiséssemos aplicar a ordem inversa no aprendizado a assimilação dos conteúdos ficaria muito mais difícil;

    6 - Resolver exercícios com frequência para colocar à prova a parte teórica. Além de servir para a fixação do conteúdo estudado, durante a resolução de problemas podemos diagnosticar falhas no aprendizado e ampliar o conhecimento através do esforço e criatividade mental. Resolver de forma correta um exercício é consequência de muita prática e disto trataremos em outro post;

    7 - Ter consciência de que nossa mente funciona como um poderoso banco de dados e sempre que uma situação-problema nos é apresentada ela procura um modelo que possa ser comparado e sirva como base para a resolução. Por isto procure abstrair o maior número de “Exercícios Modelos”, certamente eles serão a "luz no fim do túnel” quando você se deparar com aquelas questões escabrosas da Física;

    8 - Estar ciente de que, em geral, ciências exatas, em especial a Física, requerem persistência e muita força de vontade. Ter objetivos e metas a serem atingidos fazem do estudo uma verdadeira aventura. Lembre-se: O desafio de aprender nunca se acaba!

    Existem pessoas que estudam em silêncio, outras com música... Sentados ou em pé. O mais importante é que seja uma condição que lhe propicie um equacionamento entre conforto físico e mental. É altamente recomendável que você estude em condições que lhe permitam o melhor estado de concentração possível.

    Existe muito mais a ser dito sobre como estudar, em especial a Física, no entanto, as bases são estas.

    Bons estudos e bastante sucesso!



             Resumo teórico e exercícios - link de física e vestibular

    Exercícios do GEA - MACK

     

    Propagação do calor (II)

    Borges e Nicolau


    Fluxo de calor

    A propagação do calor pode ocorrer por três processos diferentes: condução, convecção e irradiação. Para os três modos de propagação definimos a grandeza denominada fluxo de calor:


    Em que Q é a quantidade de calor transmitida e Δt o intervalo de tempo correspondente.
    Unidades de fluxo de calor: cal/s, cal/min, W (watt)

    Condução térmica

    Transmissão em que a energia térmica se propaga por meio da agitação molecular.

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    Lei de Fourier:


    Em que K é o coeficiente de condutibilidade térmica do material.

    Clique para ampliar

    Os bons condutores, como os metais, têm valor elevado para a constante K; já os isolantes térmicos (madeira, isopor, lã, etc.) têm valor baixo para a constante K.

    Convecção térmica

    Transmissão de energia térmica, que ocorre nos fluidos, devido à movimentação do próprio material aquecido, cuja densidade varia com a temperatura.

    Correntes de convecção

    Ascendente, formada por fluido quente.
    Descendente, formada por fluido frio.

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    Irradiação

    Transmissão de energia por meio de ondas eletromagnéticas (ondas de rádio, luz visível, ultravioleta etc.). Quando estas ondas são raios infravermelhos, falamos em irradiação térmica.

    Quando a energia radiante (energia que se propaga por meio de ondas eletromagnética) atinge a superfície de um corpo ela é parcialmente absorvida, parcialmente refletida e parcialmente transmitida através do corpo. A parcela absorvida aumenta a energia de agitação das moléculas constituintes do corpo (energia térmica). As radiações infravermelhas são as mais facilmente absorvidas, isto é, são as que mais facilmente se transformam em energia térmica.

    Efeito estufa

    Substâncias presentes na atmosfera terrestre (CO2, vapor de água, metano, etc.) limitam a transferência de calor da Terra para o espaço, durante a noite, mantendo assim um ambiente adequado para a vida. A intensificação desse efeito, devido à ação humana, está provocando o aquecimento global, com graves consequências para o planeta.

    Garrafa térmica

    Dispositivo no qual são minimizados os três processos de transmissão de calor. O vácuo entre as paredes duplas evita a condução. A boa vedação da garrafa evita a convecção. O espelhamento interno e externo das paredes reduz ao mínimo a irradiação.

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    Exercício básicos

    Exercício 1:
    Considere as afirmações:

    I) As paredes das garrafas térmicas são espelhadas para que evitem a transmissão de calor por condução térmica.


    II) Ao colocarmos a mão próxima à base de um ferro elétrico quente, sentimos a mão “queimar”. Isto acontece pois a transmissão de calor entre o ferro e a mão ocorre principalmente por irradiação térmica.



    III) Os esquimós fazem suas casas, os iglus, com blocos de gelo, por que o gelo é um isolante térmico, mantendo o ambiente interno mais quente que o externo.


    Tem-se:

    a) Só a afirmação I) é correta;
    b) Só as afirmações I) e II) são corretas;
    c) Só as afirmações I) e III) são corretas;
    d) Só as afirmações II) e III) são corretas;
    e) Todas as afirmações são corretas.


    Exercício 2:
    O calor específico da água é maior do que o calor específico da areia. Assim, durante o dia, numa região litorânea, a areia se aquece mais do que a água do mar. O ar aquecido acima da areia sobe e produz uma região de baixa pressão, aspirando o ar sobre o mar. Sopra a brisa marítima. Explique por que à noite o processo se inverte, isto é, sopra a brisa terrestre?


    Exercício 3:
    Por que os pássaros eriçam as penas quando está frio?
    x

    Exercício 4:
    Uma extremidade de uma barra de ferro está em contato com vapor de água em ebulição sob pressão normal (100 ºC). A outra extremidade está em contato com gelo em fusão sob pressão normal (0 ºC).

    A barra tem comprimento L e área de seção reta A. Despreze o calor perdido pela superfície lateral. Seja Φ1 o fluxo de calor que atravessa a barra.

    Corta-se a barra ao meio e os dois pedaços são soldados. Mantém-se as extremidades às temperaturas de 100 ºC e 0 ºC. Seja Φ2 o fluxo de calor que atravessa o novo sistema assim formado. Qual é a razão entre Φ1 e Φ2?

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    Exercício 5:
    Duas barras de mesmo comprimento, mesma área de seção reta e constituídas de metais diferentes são soldadas e suas outras extremidades mantidas às temperaturas 100 ºC e 0 ºC. Despreze a perda de calor pela superfície lateral. Os coeficientes de condutibilidade térmica dos metais que constituem as barras do sistema são K1 e K2. A temperatura da junção é de 40 ºC. Qual é a relação entre K1 e K2?

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    Exercício 1: resolução
    I) Incorreta. As paredes das garrafas térmicas são espelhadas para que evitem a transmissão de calor por irradiação.
    II) Correta. Ao colocarmos a mão próxima à base de um ferro elétrico quente, o calor é transmitido principalmente por irradiação térmica.
    III) Correta. O gelo é um isolante

    Resposta: d

    Exercício 2: resolução
    Durante a noite areia e água esfriam, mas a areia esfria mais. O ar sobre o mar, que está mais quente, sobe e produz uma região de baixa pressão, aspirando o ar sobre a areia. Sopra a brisa terrestre. 


    Exercício 3: resolução
    Os pássaros eriçam suas penas, quando está frio, para acumular ar entre elas. O ar é um isolante térmico diminuindo, assim, as perdas de calor dos corpos dos pássaros para o ambiente. 


    Exercício 4: resolução
    Lei de Fourier:

    Φ1 = K.A.(100-0)/L (1)
    Φ2 = K.2A.(100-0)/(L/2) (2)

    De 1 e 2 vem:

    Φ1/Φ2 = 1/4 


    Exercício 5: resolução
    O mesmo fluxo de calor atravessa as duas barras. Pela Lei de Fourier, temos:


    Φ = K1.A.(100-40)/L = K2.A.(40-0)/L  ou  K1/K2 = 2/3

    Propagação do calor (I)

    Borges e Nicolau


    Fluxo de calor

    A propagação do calor pode ocorrer por três processos diferentes: condução, convecção e irradiação. Para os três modos de propagação definimos a grandeza denominada fluxo de calor:


    Em que Q é a quantidade de calor transmitida e Δt o intervalo de tempo correspondente.
    Unidades de fluxo de calor: cal/s, cal/min, W

    Condução térmica

    Transmissão em que a energia térmica se propaga por meio da agitação molecular.

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    Lei de Fourier:


    Em que K é o coeficiente de condutibilidade térmica do material.

    Clique para ampliar

    Os bons condutores, como os metais, têm valor elevado para a constante K; já os isolantes térmicos (madeira, isopor, lã, etc.) têm valor baixo para a constante K.

    Convecção térmica

    Transmissão de energia térmica, que ocorre nos fluidos, devido à movimentação do próprio material aquecido, cuja densidade varia com a temperatura.

    Correntes de convecção

    Ascendente, formada por fluido quente.
    Descendente, formada por fluido frio.

    Clique para ampliar

    Irradiação

    Transmissão de energia por meio de ondas eletromagnéticas (ondas de rádio, luz visível, ultravioleta etc.). Quando estas ondas são raios infravermelhos, falamos em irradiação térmica.

    Quando a energia radiante (energia que se propaga por meio de ondas eletromagnética) atinge a superfície de um corpo ela é parcialmente absorvida, parcialmente refletida e parcialmente transmitida através do corpo. A parcela absorvida aumenta a energia de agitação das moléculas constituintes do corpo (energia térmica). As radiações infravermelhas são as mais facilmente absorvidas, isto é, são as que mais facilmente se transformam em energia térmica.

    Efeito estufa

    Substâncias presentes na atmosfera terrestre (CO2, vapor de água, metano, etc.) limitam a transferência de calor da Terra para o espaço, durante a noite, mantendo assim um ambiente adequado para a vida. A intensificação desse efeito, devido à ação humana, está provocando o aquecimento global, com graves consequências para o planeta.

    Garrafa térmica

    Dispositivo no qual são minimizados os três processos de transmissão de calor. O vácuo entre as paredes duplas evita a condução. A boa vedação da garrafa evita a convecção. O espelhamento interno e externo das paredes reduz ao mínimo a irradiação.

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    Exercício básicos

    Exercício 1:
    Dos três processos de propagação de calor, qual deles ocorre no vácuo?


    Exercício 2:
    Considere as afirmações:

    I) A propagação de calor por convecção ocorre nos fluidos em geral.
    II) A propagação de calor por condução não ocorre no vácuo.
    III) Uma malha de lã tem como função fornecer calor ao corpo de uma pessoa.
    IV) O ar atmosférico e o gelo são bons condutores de calor.

    Tem-se:

    a) Só as afirmações I) e II) são corretas;
    b) Só as afirmações III) e IV) são corretas;
    c) Só as afirmações I) e III) são corretas;
    d) Só as afirmações I), II) e III) são corretas;
    e) Todas as afirmações são corretas.


    Exercício 3:
    Por que, embora estejam à mesma temperatura, ao tocarmos numa maçaneta metálica e numa porta de madeira, temos a sensação de que a maçaneta está mais fria?


    Exercício 4:
    Nas geladeiras domésticas:

    I) o congelador está colocado na parte superior;
    II) o ar frio desce, por convecção, resfriando os alimentos;
    III) as prateleiras não são inteiriças mas têm a forma de grade, de modo a permitir a convecção do ar no interior da geladeira;
    IV) deve-se, nos modelos mais antigos, retirar periodicamente o gelo que se forma sobre o congelador para não prejudicar a troca de calor.

    Tem-se:

    a) Só as afirmações I) e II) são corretas;
    b) Só as afirmações III) e IV) são corretas;
    c) Só as afirmações I) e III) são corretas;
    d) Só as afirmações I), II) e III) são corretas;
    e) Todas as afirmações são corretas.


    Exercício 5:
    Uma extremidade de uma barra de alumínio está em contato com vapor de água em ebulição sob pressão normal (100 ºC). A outra extremidade está em contato com gelo em fusão sob pressão normal (0 ºC).

    A barra tem comprimento de 100 cm e a área da seção reta
    é de 5,0 cm2.

    A barra está envolvida por um isolante de modo que é desprezível o calor perdido pela superfície lateral. Sendo K = 0,50 cal/s.cm.ºC o coeficiente de condutibilidade do alumínio, determine:

    a) o fluxo de calor que atravessa a barra;
    b) a quantidade de calor que atravessa uma seção da barra em 6,0 minutos;
    c) a temperatura numa seção da barra situada a 8,0 cm da extremidade mais fria.



    Exercício 1: resolução
    Irradiação, pois a transmissão de energia ocorre por meio de ondas eletromagnéticas.

    Resposta: Irradiação


    Exercício 2: resolução
    I) Correta. A propagação de calor por convecção ocorre nos líquidos e gases, isto é, nos fluidos.
    II) Correta. A condução exige um meio material para se propagar.
    III) Incorreta. A malha é um isolante térmico. Ela reduz a perda de calor do corpo para o meio ambiente.
    IV) Incorreta. Eles são isolantes térmicos

    Resposta: a 


    Exercício 3: resolução
    O coeficiente de condutibilidade térmica do metal é maior do que o da madeira. Nestas condições, a maçaneta de metal retira mais rapidamente calor da mão, dando a impressão de estar mais fria. 

    Exercício 4: resolução
    I) Correta. O ar da parte superior em contato com o congelador fica mais frio e desce, dando lugar ao ar quente que sobe.
    II) Correta. Pelo processo descrito no item I) os alimentos são resfriados por convecção
    III) Correta. A finalidade é permitir a convecção do ar no interior da geladeira.
    IV) Correta. O gelo é um isolante térmico

    Resposta: e

    Exercício 5: resolução

    a) φ = K.A.Δθ/e => φ = 0,50.5,0.(100-0)/100 => φ = 2,5 cal/s
    b) φ = Q/Δt => 2,5 = Q/360 => Q = 9,0.102 cal
    c)


    φ1 = φ2 => K.A.(100-θ)/92 = K.A.(θ-0)/8 => θ = 8,0 ºC

    Respostas:

    a) 2,5 cal/s
    b)
    9,0.102 cal

    c) 8,0 ºC

    Diagrama de Fases

    Mudanças de fase (III)

    Borges e Nicolau

    Influência da pressão nas temperaturas de fusão e de ebulição

    A maioria das substâncias aumenta de volume na fusão e, portanto, diminui de volume ao se solidificar. Para estas substâncias, um aumento de pressão acarreta um aumento na temperatura de fusão.


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    Existem exceções, como por exemplo a água. Para estas substâncias o volume diminui na fusão e, portanto, aumenta na solidificação. Para as exceções, um aumento de pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão.

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    Para todas as substâncias, um aumento de pressão acarreta um aumento na temperatura de ebulição.

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    Diagrama de fases

    Maioria das substâncias (como por exemplo o CO2)

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    Exceções (como por exemplo a água)

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    Curva de fusão (1)
    Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e líquida. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

    Curva de vaporização (2)
    Delimita as regiões correspondentes às fases líquida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

    Curva de sublimação (3)
    Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

    Ponto triplo ou tríplice (T)
    Estado comum às três curvas; é representativo do equilíbrio entre as três fases da substância.

    Ponto crítico (C)
    Estado em que corresponde à mais alta temperatura em que a substância é um vapor.
    Vapor (θ θC): liquefaz-se por compressão isotémica.
    Gás (θ > θC): não se liquefaz por compressão isotérmica.

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    Exercícios básicos

    Exercício 1:
    Uma determinada porção de uma substância passa do estado líquido para o estado sólido. A porção de sólido obtida flutua sobre a parte que ainda está líquida. Pode-se afirmar que:

    a) O volume da substância diminui com a solidificação.
    b) Os estados sólido e líquido desta substância têm mesma densidade.
    c) Para esta substância um aumento de pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão.
    d) Para esta substância um aumento de pressão acarreta um aumento na temperatura de fusão.
    e) A temperatura de fusão desta substância é a mesma, qualquer que seja a pressão sobre ela exercida.


    Exercício 2:
    Um aumento da pressão sobre o gelo faz com que sua temperatura de fusão:

    a) mantenha-se constante
    b) diminua
    c) aumente
    d) aumente e a seguir diminua
    e) diminua e a seguir aumente


    Exercício 3:
    Você sabe que a água entra em ebulição a 100 ºC quando sob pressão normal (1 atm). É possível ferver a água à temperatura ambiente?


    Exercício 4:
    Analise a proposição abaixo e assinale se está certa ou errada.

    "O ponto de ebulição da água é sempre 100 ºC em qualquer ponto da superfície terrestre, mesmo que ela esteja sendo fervida em recipientes abertos e em locais de altitudes diferentes".


    Exercício 5:
    Analise a proposição abaixo e assinale se está certa ou errada.

    "Quando a água é aquecida numa panela de pressão fechada, a temperatura atingida é maior do que 100 ºC pois a pressão no interior da panela é maior do que 1 atm".

    x
    Exercício 6:
    O diagrama de fases apresentado abaixo é de uma substância hipotética.

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    a) Em que fase a substância se encontra quando sob pressão de 300 mm Hg e à temperatura de 10 ºC?
    b) Em que fase a substância se encontra quando sob pressão de 300 mm Hg e à temperatura de 30 ºC?
    c) Qual é o nome da mudança de fase que ocorre quando a substância passa de B para A?
    d) Qual é o nome da mudança de fase que ocorre quando a substância passa de D para E?
    e) Em que fase a substância não poderá se encontrar se estiver submetida a uma pressão inferior à do ponto triplo T?
    f) Sendo C o ponto crítico, é possível liquefazer a substância, por meio de uma compressão isotérmica, estando à temperatura de 70 ºC?




    Exercício 1: resolução

    Se a porção sólida flutua no líquido, concluímos que a densidade da substância no estado sólido é menor do que no estado líquido. Logo, esta substância ao se solidificar aumenta de volume. Ela pertence às exceções. Portanto, para ela um aumento de pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão.

    Resposta: c

    Exercício 2: resolução

    A água é uma exceção. Um aumento de pressão sobre o gelo acarreta uma diminuição na temperatura de fusão.

    Resposta: b

    Exercício 3: resolução

    Sim, desde que a pressão sobre a água seja bem menor do que 1 atm.



    Exercício 4: resolução

    Com o aumento da altitude diminui a pressão sobre a água e menor é a temperatura de ebulição.

    Exercício 5: resolução

    Certa. Quanto maior a pressão maior é a temperatura de ebulição.

    Exercício 6: resolução

    a) Sólida: corresponde ao ponto A do diagrama
    b) Líquida: corresponde ao ponto B do diagrama
    c) Solidificação: a substância passa do estado líquido para o estado sólido.
    d) Liquefação ou Condensação: a substância passa do estado gasoso para o estado líquido
    e) A substância não poderá estar na fase Liquida
    f) Para θ > θc, a substância (gás) não se liquefaz por compressão isotérmica.

    Respostas:
    a) Sólida
    b) Líquida
    c) Solidificação
    d) Liquefação ou Condensação
    e) Liquida
    f) Não é possível liquefazer

    Mudanças de fase (II)

    Borges e Nicolau

    Mudanças de fase ou estados de agregação

    x
    Tipos de Vaporização

    Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido.

    Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa de bolhas, ocorrendo em toda massa líquida. A ebulição se verifica a uma determinada temperatura (temperatura de ebulição) que depende da pressão exercida sobre a superfície do líquido. Por exemplo, a água entra em ebulição a 100 ºC sob pressão normal (1 atmosfera).

    Lei da mudança de fase
    Sob pressão constante, durante a mudança de fase a temperatura permanece constante.

    Calor latente (L)
    Numericamente é a quantidade de calor que a substância troca (ganha ou perde), por unidade de massa, durante a mudança de estado, mantendo-se constante a temperatura.

    Unidade: cal/g

    Quantidade de calor trocada durante a mudança de estado por uma massa m de uma substância.

    Q = m.L

    Curva de aquecimento da água



    A: aquecimento do gelo
    B: fusão do gelo a 0 ºC
    C: aquecimento da água líquida
    D: vaporização da água líquida a 100 ºC
    E: aquecimento do vapor

    Calor latente de fusão do gelo (Lf) e de vaporização da água (Lv)

    Exercícios básicos

    Exercício 1:
    No interior de uma cavidade existente num grande bloco de gelo, à temperatura de
    0 °C, é colocada uma pequena esfera de ferro de massa 100 g à temperatura de
    40 °C. Desprezadas as perdas de calor para o ambiente, determine a quantidade de água que se forma na cavidade quando se estabelece o equilíbrio térmico. O calor específico do ferro é 0,113 cal/g.ºC e o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g.

    Exercício 2:
    Uma esfera de cobre de massa 270 g e à temperatura de 200 ºC é colocada num recipiente contendo água em ebulição a 100 ºC. Atingido o equilíbrio térmico, observa-se que ainda existe água no recipiente. Qual é a massa de água que vaporizou?
    Dados:
    calor específico do cobre 0,094 cal/g.ºC
    calor latente de vaporização da água 540 cal/g.
    x
    Exercício 3:
    Quantos bloquinhos de gelo, cada um de massa 10 g à temperatura
    de 0 ºC, devem ser colocados em 240 g de água a 60 ºC, para que a temperatura final de equilíbrio, desprezadas as perdas, seja de 40 ºC?
    Dados:
    calor específico da água 1,0 cal/g.ºC
    calor latente de fusão do gelo 80 cal/g.

    Exercício 4:

    Qual é a quantidade de calor necessária para transformar 50 g de gelo a -20 ºC em vapor de água a 110 ºC?
    São dados:
    calor específico do gelo: 0,50 cal/g.ºC
    calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC
    calor específico do vapor de água: 0,45 cal/g.ºC
    calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g
    calor latente de vaporização da água: 540 cal/g

    Faça, a seguir, o gráfico da temperatura θ em função da quantidade de calor Q,
    representando todas as etapas do processo (curva de aquecimento).

    Exercício 5:
    Num calorímetro de capacidade térmica desprezível são misturados uma massa m de gelo a -20 ºC com 90 g de água a 20 ºC. Determine, em cada caso abaixo, o valor de m para que no equilíbrio térmico tenha somente:

    a) água a 0 ºC
    b) gelo a 0 ºC
    c) água a 10 ºC
    d) gelo a -10 ºC

    Dados:
    calor específico do gelo: 0,50 cal/g.ºC
    calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC
    calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g
    calor latente de solidificação da água: -80 cal/g

    Despreze as perdas de calor para o meio exterior.







    Exercício 1: resolução

    Qfusão + Qferro = 0 => m.Lf + (m.c.Δθ)ferro = 0 =>
    m.80 + 100.0,113.(0-40) = 0 => m = 5,65 g

    Resposta: 5,65 g


    Exercício 2: resolução

    Como existe água no recipiente e somente parte vaporizou, concluímos que a temperatura de equilíbrio térmico é 100 ºC.

    Qcobre + Qvaporização = 0 => m.c.Δθ + m.Lv = 0 =>
    270.0.94.(100-200) + m.540 = 0 => m = 4,7 g

    Resposta: 4,7 g



    Exercício 3: resolução

    Qfusão + Qágua1 + Qágua2 = 0 =>
    N.10.80 + N.10.(40-0) + 240.2,0.(40-60) = 0 => N = 4

    Resposta: 4 bloquinhos



    Exercício 4: resolução
    x
    Q = Qgelo + Qfusão + Qágua + Qvaporização + Qvapor
    Q = (m.c.Δθ)gelo +m.Lf + (m.c.Δθ)água + m.Lv + (m.c.Δθ)vapor
    Q = 50.0,50.[0-(-20)] + 50.80 + 50.1,0.(100-0) + 50.540 + 50.0,45.(110-100)
    Q = 500 + 4000 + 5000 + 27000 + 225
    Q = 36725 cal



    Respostas:
    Q = 36725 cal
    Gráfico acima



    Exercício 5: resolução

    a)



    b)


    c)


    d)


    Respostas:
    a) 20 g
    b) 900 g
    c) 9 g
    d) 1890 g