Lei de resfriamento de Newton

 

 

 

Termodinâmica: Lei de Resfriamento de Newton 

 

 

 

 

Relatório de Experimental apresentado como  requisito parcial para aprovação na disciplina  

 de Física Experimental II.

         

 

 

 

RIO VERDE – GO

2015

SUMÁRIO

Sumário

1- Introdução teórica        

1.1-        Termodinâmica        

1.2- Temperatura e calor        

1.2.1- Equilíbrio térmico        

1.2.2- A Lei Zero da Termodinâmica        

1.2.3- Transferência de energia por meio do calor        

1.3- Trabalho        

1.4- Energia Interna        

1.5- Primeira Lei da Termodinâmica        

1.6- Lei do Resfriamento de Newton        

2- Objetivos        

2.1- Objetivo geral        

2.2- Objetivos específicos        

3- Materiais e métodos        

3.1- Materiais        

3.2-  Métodos        

4- Resultados e discussão        

5- Considerações finais        

6- Referências        

7- Anexos        

 1- Introdução teórica

 

1. Termodinâmica

          A Termodinâmica é a ciência que estuda principalmente a transformação de energia em trabalho, sendo assim considerada um dos principais ramos da física. Na engenharia, a termodinâmica é utilizada para análise de diversos processos que ocorrem em elementos industriais de grande importância, como centrais termoelétricas, equipamentos de decomposição de ar, entre outros (PORTO, 2007).

          A termodinâmica pode ainda ser dividida em duas vertentes: Clássica e a Estatística. A termodinâmica clássica estuda a transferência de energia e trabalho em si, enquanto a estatística estuda o comportamento microscópico das partículas, isto é, o comportamento os átomos e a energia durante a reação química. Neste relatório, iremos nos aprofundar na Termodinâmica Clássica. Também conhecida como Termodinâmica do Equilíbrio, tem definida em sua teoria o conjunto de leis que governam o comportamento de sistema físico em tamanho microscópico. Sua origem está localizada no século XVII, surgindo lado a lado com a Revolução Industrial e dentro de sua teoria existem quatro essenciais: a lei zero, a primeira lei, a segunda, e a terceira. Existem quatro leis na Termodinâmica, que chamamos lei zero, primeira, segunda e terceira. Analisando cronologicamente as quatro leis, apenas a terceira se encontra corretamente enumerada. No ano de 1824, com o trabalho de Sadi Carnot, a segunda lei começava a ser elaborada, e sua forma definitiva foi proferida por Clausius por volta de 1850. A primeira lei foi formulada logo depois com os trabalhos de Mayer, baseada nos estudos de Joule. Já a terceira teve sua origem nos trabalhos de Nernst, apenas no início do século XX, e a lei zero só foi firmada cerca 20 anos depois (SAVI; COLUCCI, 2010).

1.2- Temperatura e calor

 

            Os termos “calor” e “temperatura” costumam ser usados como sinônimos na linguagem do dia-a-dia, embora apresentem conceitos distintos e de suma importância para a termologia. A temperatura é considerada o termo fundamental da termodinâmica, sendo definida em termos de sua medição e sua variação pode afetar as dimensões de um objeto. Sua definição está ligada aos conceitos qualitativos de quente e frio, e se relaciona com o grau de agitação das moléculas e com a sensação térmica. Enquanto isso, o calor se refere à transferência de energia provocada pelas diferenças de temperatura (YOUNG; FREEDMAN, 2008).

1.2.1- Equilíbrio térmico

O equilíbrio térmico é basicamente a igualdade de temperatura entre dois corpos. Quando dois corpos a temperaturas distintas são colocados em contato, inicia-se um processo de deslocamento de energia do corpo mais quente (com maior temperatura) para o corpo mais frio (com menor temperatura). Tal processo ocorre de forma natural, e a energia transferida, é chamada calor. Como resultado da transferência de energia, a temperatura do corpo mais quente tende a diminuir e a do corpo mais frio tende a aumentar. A transferência de energia acaba apenas quando os corpos atingem a mesma temperatura, ou seja, atingem o equilíbrio térmico.

1.2.2- A Lei Zero da Termodinâmica

A lei zero da termodinâmica diz que “se dois corpos estão separadamente em equilíbrio térmico com um terceiro, então os três corpos estão em equilíbrio térmico entre si”.  Muito usada em laboratório, define que se quisermos, por exemplo, saber se a temperatura do líquido dentro de dois recipientes distintos é a mesma, basta medir a temperatura de cada um com um termômetro, não sendo necessário colocar os dois em contato para verificar se eles estão em equilíbrio térmico ou não (HALLIDAY, 2009).

           1.2.3- Transferência de energia por meio do calor

 

Quando um corpo libera calor para outro, por meio de uma transferência de energia buscando o equilíbrio térmico, podemos dizer que tal mudança de temperatura se deve à uma forma de troca de energia entre o sistema e o ambiente. Essa energia é a energia interna, que é basicamente a soma entre a energia cinética e potencial, associada ao movimento interno dos átomos, moléculas e outros corpos que compõem o objeto. Essa energia é simbolizada pela letra Q e chamada de calor (HALLIDAY, 2009). O calor é considerado positivo quando o sistema em questão tipo de sistema absorve calor do ambiente. Entretanto, se o sistema perde calor, então Q é considerado negativo. Já quando não ocorre transferência de calor, Q é igual a zero.