sexta-feira, 14 de agosto de 2009

ENEM - FÍSICA - AULA 01 - Profº. Ricardo

Curso Enem 2009.

Física

Aula 1 ( 19/08/2009 )

Tópicos que serão abordados:

• Densidade de corpos sólidos;
• Temperatura absoluta dos corpos e conversão de unidades;
• Trocas de calor




DENSIDADE DOS CORPOS.


Densidade Absoluta ou massa específica é uma característica própria de cada material, por isso é classificada como sendo uma propriedade específica. A densidade absoluta é definida como sendo a razão entre a massa de uma amostra e o volume ocupado por esta massa:
d = m
V
Em geral, a densidade dos sólidos é maior que a dos líquidos e esta, por sua vez, é maior que a dos gases.
Portanto, para medirmos a densidade de um objeto qualquer, precisamos conhecer a sua massa e volume, pois a densidade é a massa dividida pelo volume.
A massa de um objeto pode ser medido facilmente com uma balança, o volume de um objeto regular pode ser calculado medindo-se e multiplicando-se a sua: largura (l), comprimento (c) e altura (h).
Os sólidos são materiais que contém uma consistência muito alta o que resulta em grande quantidade de massa em uma pequeno volume, porque suas moléculas se encontram muito unidas umas as outras.
Mas, como medir o volume dos sólidos irregulares?
O volume de objetos irregulares, como por exemplo, uma pedra, podem ser medidos colocando-a em um recipiente cheio de água; o volume de água deslocada é igual o volume do objeto irregular.
Logo, mergulhando duas amostras sólidas de densidades diferentes em uma duas provetas diferentes com mesmo nível de água, podemos concluir que: a amostra de maior densidade desloca menor volume pois, tem mais massa em um pequeno volume!
Os líquidos são substâncias com densidades bem menores em relação aos sólidos pois, as partículas de suas moléculas se encontram mais distanciadas umas das outras. Suas densidades variam um pouco e para se medir a densidade de líquidos e fluidos, existem dois tipos de um equipamentos: um deles é o picnômetro e o outro é o densímetro (este último é mais utilizado por fornecer a leitura direta da densidade, além de ser mais preciso).
Quando um corpo está mergulhado em um líquido seu peso será um peso aparente devido à força do empuxo que o líquido faz sobre ele.

Fr = P – E, sendo Fr a força resultante, P o peso do bloco, e E o empuxo aplicado pelo líquido.
O líquido exercerá no corpo uma força de empuxo E que será vertical , para cima e de intensidade igual ao peso do líquido deslocado.
Teorema de Arquimedes
“ Todo corpo sólido mergulhado num fluido em equilíbrio recebe uma força de direção vertical e sentido de baixo para cima de intensidade igual ao peso do líquido deslocado.”
Assim a intensidade do empuxo será dada por:
E = P = m.g
dl = ml/Vl, densidade de um líquido.
E = dl.Vl.g
TEMPERATURA ABSOLUTA DOS CORPOS E CONVERSÃO DE UNIDADES
A Temperatura é um parâmetro físico (uma função de estado) descritivo de um sistema que vulgarmente se associa às noções de frio e calor, bem como às transferências de energia térmica, mas que se poderia definir, mais exatamente, sob um ponto de vista microscópico, como a medida da energia cinética associada ao movimento (vibração) aleatório das partículas que compõem o um dado sistema físico.
A diferença de temperatura permite a transferência da energia térmica, ou calor, entre dois ou mais sistemas. Quando dois sistemas estão na mesma temperatura, eles estão em equilíbrio térmico e não há transferência de calor. Quando existe uma diferença de temperatura, o calor é transferido do sistema de temperatura maior para o sistema de temperatura menor até atingir um novo equilíbrio térmico. Esta transferência de calor pode acontecer por condução, convecção ou irradiação térmica (veja calor para obter mais detalhes sobre os diversos mecanismos de transferência de calor). As propriedades precisas da temperatura são estudadas em termodinâmica. A temperatura tem também um papel importante em muitos campos da ciência, entre outros a física, a química e a biologia.
A temperatura é diretamente proporcional à quantidade de energia térmica num sistema. Quanto mais energia térmica se junta a um sistema, mais a sua temperatura aumenta. Ao contrário, uma perda de calor provoca um abaixamento da temperatura do sistema. Na escala microscópica, este calor corresponde à transmissão da agitação térmica entre átomos e moléculas no sistema. Assim, uma elevação de temperatura corresponde a um aumento da velocidade de agitação térmica dos átomos.
Muitas propriedades físicas da matéria como as suas fases ( estado sólido, líquido, gasoso, plasma ou condensado de Bose-Einstein), a densidade,a solubilidade, a pressão de vapor e a condutibilidade elétrica dependem da temperatura. A temperatura tem também um papel importante no valor da velocidade das reações químicas. É por isso que o corpo humano possui alguns mecanismos para manter a temperatura a 37°C, visto que uma temperatura um pouco maior pode resultar em reações nocivas à saúde, com conseqüências sérias. A temperatura controla também o tipo e a quantidade de radiações térmicas emitidas pela área. Uma aplicação deste efeito é a lâmpada incandescente, em que o filamento de tungstênio é aquecido eletricamente até uma temperatura onde uma quantidade notável de luz visível é emitida.
A temperatura é uma propriedade intensiva de um sistema, o que significa que ela não depende do tamanho ou da quantidade de matéria no sistema. Outras propriedades intensivas são a pressão e a densidade. Ao contrário, massa e volume são propriedades extensivas e dependem da quantidade de material no sistema.


No sistema de unidades SI, a unidade usada para medir a temperatura é o Celsius (°C). Já o sistema inglês utiliza a escala Fahrenheit (F). Existem também as escalas absolutas de temperaturas, o Kelvin (k) e Rankine.
Quando se fala em conversão de unidades, já existem equações prontas para se converter as principais unidades de temperatura ( Celsius, Fahrenheit e Kelvin ), porém essas equações podem ser deduzidas através da interpolação das chamadas escalas termométricas.
Até 1954 estas escalas termométricas eram baseadas na fusão do gelo e ebulição da água. A temperatura de fusão do gelo é definida como a temperatura de uma mistura de gelo e água, que está em equilíbrio com o ar saturado à pressão de 1,0 atm (1atm = 0,101325 MPa); Na escala Celsius receba a marcação de 0° e na escala Fahrenheit recebe a marcação de 32°. A temperatura de vaporização da água é a temperatura em que a água e o vapor se encontram em equilíbrio à pressão de 1 atm; Na escala Celsius recebe a marcação de 100° e na escala Fahrenheit recebe a marcação de 212°.
Na Décima Conferência de Pesos e Medidas, a escala Celsius foi redefinida em termos do ponto triplo da água (o estado em que a fase sólida, líquida e gasosa coexistem em equilíbrio) e da escala de temperatura do gás perfeito. Os aspectos importantes dessa nova escala são o único ponto fixo (o ponto triplo da água) e a definição da magnitude do grau. O ponto triplo da água recebe o valor de 0,01°C e o ponto de vaporização, determinado experimentalmente, é de 100,00°C, havendo uma concordância entre a escala antiga de temperatura e nova.
Existem também escalas absolutas de temperatura, como a escala Kelvin (K) e a Rankine (R). A possibilidade de escalas absolutas surge da segunda lei da termodinâmica, que com base na mesma nos permite definir uma escala de temperatura independente da substância termométrica, porém essas escalas são de difícil operação. A escala Kelvin é a escala absoluta de temperatura (tendo Zero Kelvin como o zero absoluto )que se relaciona a escala Celsius. Essa relação se dá da seguinte maneira:
K = °C+273,15
Sendo 273,15 K para a fusão do gelo e 373,15 K para a ebulição da água.
A escala Rankine é a escala absoluta de temperatura que se relaciona com a escala Fahrenheit, e isso se dá da seguinte forma:
R = F + 459,67
Sendo 491,67 R para a fusão do gelo e 671,67 R para ebulição da água.
TROCAS DE CALOR


Quando são colocados em contato dois ou mais corpos que se encontram em diferentes temperaturas, observa-se que, após um certo intervalo de tempo, todos atingem uma temperatura intermediária entre as temperaturas iniciais. Durante esse processo, ocorre uma transferência de energia térmica dos corpos de maior temperatura para os de menor temperatura. Essa energia térmica em trânsito denomina-se calor.

Unidades de Quantidade de Calor

Caloria (cal) é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1g de água de 14,5°C a 15,5°C,sob pressão normal.

No SI, a unidade de quantidade de calor é o joule (J)

A relação entre a caloria e o joule é:

1cal = 4,186J

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