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Capítulo 21 – Temperatura

Capítulo 21 – Temperatura. 21.1 – Temperatura e equilíbrio térmico. Mecânica : lida com partículas . Variáveis microscópicas : posição , velocidade , etc.

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Capítulo 21 – Temperatura

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Presentation Transcript

  1. Capítulo 21 – Temperatura 21.1 – Temperatura e equilíbriotérmico Mecânica: lida com partículas. Variáveismicroscópicas: posição, velocidade, etc. Termodinâmica: lida com sistemas de muitaspartículas. Variáveismacroscópicas (médias): pressão, temperatura, etc. A relação entre as variáveismicroscópicas e macroscópicas é feitapelaTeoriaCinética dos Gases, queveremos no Capítulo 22

  2. Temperatura: temosnoçãointuitiva, mas a definiçãorigorosa é dada pelaLei Zero daTermodinâmica

  3. Lei Zero daTermodinâmica Equilíbriotérmico – um sistemaisoladosempretende a um estadoemquesuasvariáveismacroscópicasnãomudam com o tempo (estado de equilíbriotérmico) Paredesadiabáticas (nãopermitemtroca de calor) A e B estãoemequilíbriotérmico entre si A B Paredediatérmica (permitetroca de calor)

  4. Lei Zero daTermodinâmica – “se doiscorpos A e B estãoemequilíbriotérmico com um terceiro C, entãoestãoemequilíbriotérmico entre si” Ouentão – “Todocorpo tem umapropriedadeescalarchamadatemperatura. Quandodoiscorposestãoemequilíbriotérmico entre si, têm a mesmatemperatura” A Lei Zero foiformuladadesta forma apenasnadécada de 1930, muitodepoisdaformulaçãodaprimeira e dasegunda leis Como medir a temperatura?

  5. 21.3 – Mediçãodatemperatura O termômetro de gás a volume constante Medida de h fornece a pressão(p=p0+ρgh) p (paramanter o volume constante)

  6. Temperaturarelativa: T3 e p3definem um padrão de referência. Convenção: temperatura e pressão do pontotriplodaágua. Define-se: T3 = 273,16K Assim: (definiçãoprovisória)

  7. No entanto, se usarmosdiferentesquantidades de diferentes gases no termômetro, teremosdiferentesleituraspara T. Porém, todasconvergempara o mesmo valor no limiteemque o número de moles (n) do gástende a zero (gás ideal) Define-se então a temperaturaabsoluta:

  8. A temperatura é uma das 7 grandezasbásicas do S.I. Definição do kelvin: 1/273,16 datemperatura do pontotriplodaágua

  9. Na prática, o termômetro de gás é de difíciluso, e ele é usadoapenasparacalibraroutrastemperaturas de referência (pontosfixos), quepodementão ser usadosparacalibraroutrostermômetros de usomaisconveniente: EscalaInternacional de Temperatura

  10. 21.2 – Escalas de temperatura Gases diferentes Escala Kelvin Zero kelvin (zero absoluto) William Thomson (Lorde Kelvin) (1824-1907) Zero absoluto: limiteinatingível. Emlaboratório é possívelchegar a temperaturas < 1 nKemsistemas de “átomosfrios”.

  11. Escalas Celsius e Farhenheit Daniel Gabriel Farenheit (1686-1736) Anders Celsius (1701-1744)

  12. 21.5 – O gás ideal • Vimosqueosdiferentes gases se comportamdamesmamaneira a densidadesbaixas: limite do gás ideal • Abstraçãoútil Lei empírica: Usando: Temos: • p: pressão • V: volume • N: número de moléculas • T: temperaturaemkelvins • k: constante de Boltzmann • n: número de moles • NA : número de Avogadro

  13. Resume as leis de Avogadro, Boyle e Gay-Lussac/Charles Lei do Gás Ideal: ou Amedeo Avogadro (1776-1856) Louis Joseph Gay-Lussac (1778-1850) Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823) Robert Boyle (1627-1691)

  14. Propriedades do Gás Ideal 1. Moléculas com movimentoaleatório e obedecendoàs Leis de Newton 2. Volume ocupadopelasmoléculas << volume do recipiente 3. “Grande” número de moléculas 4. Movimentolivre (F=0) excetodurantecolisões 5. Colisõessãoelásticas e de duraçãodesprezível

  15. 21.4 – Dilataçãotérmica (coeficiente de dilatação linear) Porquê?

  16. Visãomicroscópica: Na verdade… Densidadeeletrônicaem um cristal de silício Átomosvibrandoemtorno das posições de equilíbrio As vibraçõesnãosãoperfeitamenteharmônicas(potencialassimétrico) Quantomaior a temperatura, maior a amplitude das vibrações e, devido à assimetria do potencial, a distânciainteratômicamédiaaumenta

  17. Dilataçãovolumétrica: (coeficiente de dilataçãovolumétrica) Para sólidos: A maioria dos sólidos se expandeao ser aquecida, masháexceções. Exemplo: águapara T < 4 o C Porisso o gelo se forma nasuperfície de um lago!

  18. Questões

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