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1.ª Lei da Termodinâmica Física – 10º Ano

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1.ª Lei da Termodinâmica Física – 10º Ano. Marília Peres 2012. A origem do termo Calor. Na Antiguidade os Gregos consideravam o fogo como um dos 4 elementos principais e reconheciam a luz e o calor por ele emitidos como sendo propriedades distintas.

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a origem do termo calor
A origem do termo Calor

Na Antiguidade os Gregos consideravam o fogo como um dos 4 elementos principais e reconheciam a luz e o calor por ele emitidos como sendo propriedades distintas.

O primeiro químico a estudar o calor foi Joseph Black. Nessa altura o calor foi descrito como um fluido que enchia todos os corpos e cujas partículas se repeliam umas às outras. Já então se considerava que a energia perdida, como calor, por um corpo quente era igual à energia ganha por um corpo frio. Nascia, assim, a Teoria do Calórico.

Em 1787, o calórico foi considerado um elemento químico, por Lavoisier, e foi incluído na Tabela Periódica.

Joseph Black (1728 — 1799)Fonte: WikimediaCommons

Marília Peres

a origem do termo calor3
A origem do termo Calor

No século XVIII, Benjamin Thompson, pôs em causa a Teoria do Calórico, defendendo que o calor não era uma substância mas sim uma forma de movimento.

Thompson verificou que o calor gerado na perfuração ou fricção de uma broca em peças de bronze usadas para fazer canhões fazia a água entrar em ebulição.

Thompson inferiu que o calor seria uma consequência do movimento das partículas dos corpos e que era transferido da broca para a água, numa quantidade igual ao trabalho realizado pela broca.

Benjamin Thompson,

conde de Rumford (1753-1814)fonte: Wikimedia Commons

Marília Peres

a origem do termo calor4
A origem do termo Calor

Em 1837, James Prescott Joule, usando um calorímetro, mostrou que o trabalho pode ser convertido em calor.

O calorímetro usado era um dispositivo no interior do qual existem pás presas a um eixo central vertical. Com este instrumento Joule realizou experiências em que verificou que a agitação das pás do calorímetro resultava no aquecimento da água no seu interior.

Para uma dada massa de água, a mesma quantidade de trabalho provocava o mesmo aquecimento, concluindo que calor e trabalho eram, então, duas manifestações diferentes da energia.

Estavam, assim, dados os primeiros passos que iriam levar à formulação da 1.ª Lei da Termodinâmica.

James Joule (1818 - 1889)

Fonte: WikimediaCommons

Marília Peres

a origem do termo calor5
A origem do termo Calor

Experiência de Joule

Fonte: Casa das Ciências Autoria de Dr. Michael R. Gallis

http://www.casadasciencias.org/index.php?option=com_docman&task=doc_details&gid=15659126&Itemid=23

Marília Peres

a origem do termo calor6
A origem do termo Calor

Experiência de Joule: calor e temperatura

Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=mRu4Wdi5lP8

Marília Peres

aplica es da 1 lei da termodin mica
Aplicações da 1.ª Lei da Termodinâmica
  • De um modo geral podemos considerar que a variação da energia interna de um sistema se deve a trocas de radiação ou de trabalho e calor.

Marília Peres

transforma es adiab ticas
Transformações Adiabáticas
  • Nas transformações adiabáticas não há transferência de energia sob a forma de calor, ou seja, o calor do sistema mantém-se constante.
  • A variação da energia interna do sistema deve-se somente à realização de trabalho.
  • Este pode ser devido:

- à compressão rápida de um gás

- ou expansão rápida de um gás

Fonte: Porto Editora

Marília Peres

transforma es isot rmicas
Transformações Isotérmicas

As transformações isotérmicas ocorrem a temperatura constante.

Quando não há variação de temperatura dum sistema numa transformação, também não há variação da sua energia interna. Assim:

Portanto, para perder ou ganhar energia sob a forma de calor o sistema tem de o compensar com a realização de trabalho.

Onde:

  • W >0 => Q<0 ou W<0 => Q>0

Este tipo de transformação verifica-se sempre em situações de compressão e de expansão lenta de um gás, agitação mecânica, etc.

Fonte: http://phet.colorado.edu/en/simulation/states-of-matter

Marília Peres

transforma es isob ricas
Transformações Isobáricas
  • As transformações isobáricas ocorrem a pressão constante.
  • A variação da energia interna nestas transformações é igual ao trabalho realizado sobre o sistema quando este sofre uma variação de volume, a pressão constante

(DEi = W), tal que:

W = p.DV

  • Este tipo de transformação ocorre no aquecimento ou arrefecimento de um líquido em sistema aberto, onde a pressão é constante e igual à atmosférica

Fonte: Porto Editora

Marília Peres

transforma es isoc ricas
Transformações Isocóricas
  • As transformações isocóricasocorrem a volume constante. Quando o volume de um sistema é constante o trabalho é nulo

(W = 0), logo, a variação da energia interna do sistema depende do calor que o sistema recebe ou cede.

Assim: DEi = Q

  • Esta transformação é típica de situações em que se verifique o aquecimento ou arrefecimento de um líquido num sistema fechado com fronteira rígida.

Fonte: Porto Editora

Marília Peres