Capacidade termica Massica
Afonso Souto, Ana Folgado, Dinis Ferreira
indice
Energia e fenómenos eletricos
Temperatura e equilibrio termico
Capacidade térmica mássica
Bons e maus condutores
No nosso dia a dia
A.L.
Bibliografia
Energia E fenómenos elétricos
Corrente Elétrica
Corrente de elétrica é a quantidade de carga elétrica que atravessa uma secção transversal de um condutor num segundo: I=QΔtA grandeza do SI para a corrente elétrica é o A (ampere)
Diferença de Potencial
Diferença de potencial ou tensão é o trabalho realizado pelas cargas elétricas para deslocar uma carga unitária entre os terminais de um componente, ou seja, a energia transferida no deslocamento. U=WQ
condutores ionicos
condutores metálicos
Os condutores iónicos, compostos por iões positivos e negativos, em solução aquosa, possuem partículas carregadas que se movimentam livremente, podendo ser controlado esse movimento.
Nos condutores metálicos, a força de atração eletrão/núcleo é baixa por isso os elétrões interagem muito mais entre si comportando-se como eletrões «livres» movendo-se de forma aleatória entre o cerne dos átomos constituintes do material condutor, no entanto o sentido do movimento é orientado.
Diferentes tipos de corrente
A corrente contínua apresenta um declive constante, ou seja tem valores diretamente proporcionais de diferença de potencial (U) e de corrente elétrica (I). Isto significa que o circuito vai apresentar uma resistência constante (R=UI). Este tipo de corrente é observado em pilhas, painéis fotovoltaicos, etc.
A corrente alternada ao contrário da corrente contínua não apresenta uma resistência constante, mas sim oscilante. Este tipo de corrente é utilizado em centrais elétricas, casas e redes públicas de eletricidade.
Resistividade
A resistividade dos materiais é uma propriedade que descreve a capacidade de um material de resistir à passagem de corrente elétrica. Ela depende da estrutura, composição e temperatura do material. Materiais com alta resistividade dificultam o fluxo de corrente, enquanto materiais com baixa resistividade permitem um fluxo mais fácil de elétrons. A resistividade é inversamente proporcional à condutividade elétrica, sendo medida em ohm-metros. Metais como cobre e prata têm baixa resistividade e são bons condutores elétricos, usados em fios e cabos. Materiais com alta resistividade, como cerâmicas e polímeros, são utilizados como isolantes elétricos. A resistividade também pode ser influenciada por fatores externos, como campos magnéticos e impurezas, e em supercondutores a resistividade é zero abaixo de uma certa temperatura.
Resistência
Resistência elétrica é a grandeza escalar que avalia a oposição que um material oferece à passagem de corrente elétrica. A unidade do SI é o Ω (ohm) e é medido através de um ohmímetro ou então, mais fácil, através da relação entre a corrente elétrica e a diferença de potencial (dependendo do tipo de corrente elétrica). Quando a diferença de potencial e a corrente elétrica são diretamente proporcionais, querendo dizer que a resistência é constante (R=UI), este fenómeno é conhecido como Lei de Ohm.
Efeito de Joule
O que é o efeito joule? Do que depende?
Temperatura e equilíbrio térmico
Sistemas
Quando existem transferências de energia, tanto absorção como libertação, temos de considerar 3 elementos:Sistema - corpo, região ou conjunto de partículas que são o objeto de estudo. Vizinhança - todas as regiões e corpos do universo que não pertencem ao sistema. Fronteira - o limite, real ou virtual, que separa o sistema e vizinhança.
Equilíbrio Térmico
Quando dois corpos a temperaturas diferentes interagem, existem trocas de calor para que ambos os corpos atinjam temperaturas iguais, sendo que o calor é transferido do sistema com mais temperatura para o que tem menos. Quando isto se dá, chamamos de equilíbrio térmico. Este é uma condição termodinâmica na qual ambos os corpos se encontram à mesma temperatura.
Temperatura
K(kelvin)
A temperatura é uma grandeza física que mede o grau de vibração das partículas. Desta forma determina qual o corpo que está mais quente uma vez que quanto maior a agitação de uma partícula maior a sua temperatura. A temperatura tem como unidade SI o K (kelvin)
transferência de energia como calor
Calor
Energia transferida entre sistemas vizinhos que se encontram a diferentes temperaturas. O calor flui sempre de uma região onde a temperatura é mais elevada para outra onde esta é menor. Sabe-se que o calor é um processo de transferência espontânea de energia entre sistemas, e não uma propriedade dos sistemas termodinâmicos.
Condução
Convecção
Qual a diferença entre condução e convecção? Como é que a condução funciona? Deste movimento resulta um ciclo que permite o aquecimento de todo o meio líquido ou gasoso.
O que é a condução? Onde e como ocorre? Desta forma, o calor é sempre transferido da área com maior temperatura para a que tem menos.
Capacidade térmica mássica
A capacidade térmica mássica é uma propriedade física de uma substância que descreve a quantidade de energia necessária para elevar a sua temperatura numa unidade de massa específica. Esta quantidade de energia térmica é denominada calor específico e é expressa em J/kg*K.
A capacidade térmica mássica é uma medida importante para entender como as substâncias respondem à transferência de calor. Quanto maior for a capacidade térmica mássica de uma substância, mais energia ela precisará de absorver para aumentar a sua temperatura. Por outro lado, uma substância com baixa capacidade térmica mássica pode ser aquecida com menos energia.
A capacidade térmica mássica depende das propriedades moleculares da substância, como a sua estrutura molecular e massa molar. Por exemplo, substâncias com ligações moleculares mais fortes, como metais, geralmente têm uma capacidade térmica mássica menor do que substâncias com ligações moleculares mais fracas, como gases.
A capacidade térmica mássica também pode variar com a temperatura. Por exemplo, a capacidade térmica mássica da água diminui à medida que a temperatura aumenta e esta muda de estado.
bons e maus condutores
Maus
Bons
Por outro lado, maus condutores são materiais que dificultam ou impedem o fluxo de corrente elétrica. Estes materiais são conhecidos como isolantes elétricos. Eles possuem poucos ou nenhum eletrões livres, o que dificulta a condução de corrente elétrica. Exemplos de maus condutores incluem plásticos, vidros e madeiras.
Bons condutores são materiais que permitem que a corrente elétrica flua facilmente através deles. Os eletrões dentro desses materiais são altamente móveis, permitindo que eles se movam livremente e conduzam a corrente elétrica com facilidade. Alguns exemplos de bons condutores incluem metais como o cobre, a prata e o ouro.
Semi condutores
Muito utilizados em equipamentos eletrónicos, os semicondutores são sólidos capazes de mudar a sua condição de isolante para condutores com grande facilidade
Quando os eletrões recebem uma certa quantidade de energia, tornam-se livres e saem da camada de valência para a camada de condução.
A condutividade dos semicondutores pode ser alterada variando-se a temperatura, o que faz com que atinjam uma condutividade semelhante à dos metais.
Atividade Laboratorial
- 3 blocos calorimétricos cilíndricos de diferentes materiais
- Gerador
- Amperimetro e voltimetro
- interruptor
- fios condutores elétricos e crocodilos
- Resistência de aquecimento
- Termômetro
- Cronómetro
- Creme de mãos rico em glicerina
- material isolante
- balança digital
Materiais
Procedimento
Fechar o circuito ou ligar o gerador e medir os valores de temperatura, corrente e a diferença de potencial na resistência de aquecimento de trinta em trinta segundos, nesta experiência foram realizados estes registos durante 600 segundos
Montar o circuito elétrico
Repetir este procedimento para os 3 blocos
Registar as incertezas absolutas de leitura dos materiais
Registar a massa dos 3 blocos calorimétricos
Após a colocação de um pouco de glicerina em ambos os orifícios do bloco, insere-se a resistência de aquecimento e o termômetro
Anotar os valores no caderno com uma tabela como está apresentada seguidamente
Bloco 1
Resultados
Bloco 1
Resultados
a=0,0016 m=391,7 c=1/aχm c=244,8 J/kg*K
Bloco 2
Resultados
Bloco 2
Resultados
a=0,0015 m=397,2g c= 264,8 J/kg*K
Bloco 3
Resultados
Bloco 3
Resultados
a=0,0012
m=392,8g
c= 327,3 7 J/kg*K
no nosso dia a dia
No nosso dia a dia quase tudo tem uma componente elétrica, das coisas mais pequenas e talvez insignificantes como por exemplo o comando da televisão ou fones, a coisas que nós estamos em constante necessidade de utilização e que talvez sem elas a vida seria muito mais complicada como os nossos amigos telemóveis ou as nossas queridas televisões, todas essas coisas exigem circuitos elétricos e com isso, para estes mesmos serem eficientes precisam que a escolha dos materiais seja bem feita para haver o mínimo de desperdício energético, ou seja, energia dissipada. Para minimizar o desperdício, muitas empresas têm de escolher um material no qual a capacidade mássica térmica não seja muito alta, dissipando assim menos energia.
Por outro lado, um material com maior capacidade pode ser vantajoso em outros tipos de utilização como por exemplo aquecedores e ar condicionados para manter uma temperatura ambiente estável e controlável. Este tipo de tecnologia é também aplicado em indústrias como a automóvel e em diversos eletrodomésticos.
Este tipo de classificação dos materiais não se aplica exclusivamente a sistemas fechados, mas também a sistemas abertos como um lago ou um oceano. A água também apresenta uma capacidade massica térmica observada inúmeras vezes no nosso dia a dia que influencia mais do que parece. Grandes massas de água ajudam a moderar a temperatura nesse local, fazendo do clima mais estável.
A capacidade térmica massiva dos oceanos e dos continentes influencia os padrões climáticos, e essas informações são usadas em modelos meteorológicos para prever o tempo.
Na agricultura e apicultura a capacidade mássica térmica da água e de outros materiais é também utilizada em sistemas de aquecimento e resfriamento controlados em estufas, estufas aquáticas e tanques de peixes para criar condições ideais de temperatura para o crescimento e desenvolvimento de plantas e animais.
Como é que calculamos a capacidade térmica mássica? A) c=Em×∆T B) c=1m×∆TE
O que é a capacidade térmica mássica?
Qual é a diferença entre condução e convecção?
De acordo com a atividade, qual é o bloco que vai precisar de menos energia para elevar a sua temperatura?
Capacidade térmica mássica
Ana Maria Dias Pinheiro Folgado
Created on May 13, 2023
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Capacidade termica Massica
Afonso Souto, Ana Folgado, Dinis Ferreira
indice
Energia e fenómenos eletricos
Temperatura e equilibrio termico
Capacidade térmica mássica
Bons e maus condutores
No nosso dia a dia
A.L.
Bibliografia
Energia E fenómenos elétricos
Corrente Elétrica
Corrente de elétrica é a quantidade de carga elétrica que atravessa uma secção transversal de um condutor num segundo: I=QΔtA grandeza do SI para a corrente elétrica é o A (ampere)
Diferença de Potencial
Diferença de potencial ou tensão é o trabalho realizado pelas cargas elétricas para deslocar uma carga unitária entre os terminais de um componente, ou seja, a energia transferida no deslocamento. U=WQ
condutores ionicos
condutores metálicos
Os condutores iónicos, compostos por iões positivos e negativos, em solução aquosa, possuem partículas carregadas que se movimentam livremente, podendo ser controlado esse movimento.
Nos condutores metálicos, a força de atração eletrão/núcleo é baixa por isso os elétrões interagem muito mais entre si comportando-se como eletrões «livres» movendo-se de forma aleatória entre o cerne dos átomos constituintes do material condutor, no entanto o sentido do movimento é orientado.
Diferentes tipos de corrente
A corrente contínua apresenta um declive constante, ou seja tem valores diretamente proporcionais de diferença de potencial (U) e de corrente elétrica (I). Isto significa que o circuito vai apresentar uma resistência constante (R=UI). Este tipo de corrente é observado em pilhas, painéis fotovoltaicos, etc.
A corrente alternada ao contrário da corrente contínua não apresenta uma resistência constante, mas sim oscilante. Este tipo de corrente é utilizado em centrais elétricas, casas e redes públicas de eletricidade.
Resistividade
A resistividade dos materiais é uma propriedade que descreve a capacidade de um material de resistir à passagem de corrente elétrica. Ela depende da estrutura, composição e temperatura do material. Materiais com alta resistividade dificultam o fluxo de corrente, enquanto materiais com baixa resistividade permitem um fluxo mais fácil de elétrons. A resistividade é inversamente proporcional à condutividade elétrica, sendo medida em ohm-metros. Metais como cobre e prata têm baixa resistividade e são bons condutores elétricos, usados em fios e cabos. Materiais com alta resistividade, como cerâmicas e polímeros, são utilizados como isolantes elétricos. A resistividade também pode ser influenciada por fatores externos, como campos magnéticos e impurezas, e em supercondutores a resistividade é zero abaixo de uma certa temperatura.
Resistência
Resistência elétrica é a grandeza escalar que avalia a oposição que um material oferece à passagem de corrente elétrica. A unidade do SI é o Ω (ohm) e é medido através de um ohmímetro ou então, mais fácil, através da relação entre a corrente elétrica e a diferença de potencial (dependendo do tipo de corrente elétrica). Quando a diferença de potencial e a corrente elétrica são diretamente proporcionais, querendo dizer que a resistência é constante (R=UI), este fenómeno é conhecido como Lei de Ohm.
Efeito de Joule
O que é o efeito joule? Do que depende?
Temperatura e equilíbrio térmico
Sistemas
Quando existem transferências de energia, tanto absorção como libertação, temos de considerar 3 elementos:Sistema - corpo, região ou conjunto de partículas que são o objeto de estudo. Vizinhança - todas as regiões e corpos do universo que não pertencem ao sistema. Fronteira - o limite, real ou virtual, que separa o sistema e vizinhança.
Equilíbrio Térmico
Quando dois corpos a temperaturas diferentes interagem, existem trocas de calor para que ambos os corpos atinjam temperaturas iguais, sendo que o calor é transferido do sistema com mais temperatura para o que tem menos. Quando isto se dá, chamamos de equilíbrio térmico. Este é uma condição termodinâmica na qual ambos os corpos se encontram à mesma temperatura.
Temperatura
K(kelvin)
A temperatura é uma grandeza física que mede o grau de vibração das partículas. Desta forma determina qual o corpo que está mais quente uma vez que quanto maior a agitação de uma partícula maior a sua temperatura. A temperatura tem como unidade SI o K (kelvin)
transferência de energia como calor
Calor
Energia transferida entre sistemas vizinhos que se encontram a diferentes temperaturas. O calor flui sempre de uma região onde a temperatura é mais elevada para outra onde esta é menor. Sabe-se que o calor é um processo de transferência espontânea de energia entre sistemas, e não uma propriedade dos sistemas termodinâmicos.
Condução
Convecção
Qual a diferença entre condução e convecção? Como é que a condução funciona? Deste movimento resulta um ciclo que permite o aquecimento de todo o meio líquido ou gasoso.
O que é a condução? Onde e como ocorre? Desta forma, o calor é sempre transferido da área com maior temperatura para a que tem menos.
Capacidade térmica mássica
A capacidade térmica mássica é uma propriedade física de uma substância que descreve a quantidade de energia necessária para elevar a sua temperatura numa unidade de massa específica. Esta quantidade de energia térmica é denominada calor específico e é expressa em J/kg*K. A capacidade térmica mássica é uma medida importante para entender como as substâncias respondem à transferência de calor. Quanto maior for a capacidade térmica mássica de uma substância, mais energia ela precisará de absorver para aumentar a sua temperatura. Por outro lado, uma substância com baixa capacidade térmica mássica pode ser aquecida com menos energia.
A capacidade térmica mássica depende das propriedades moleculares da substância, como a sua estrutura molecular e massa molar. Por exemplo, substâncias com ligações moleculares mais fortes, como metais, geralmente têm uma capacidade térmica mássica menor do que substâncias com ligações moleculares mais fracas, como gases. A capacidade térmica mássica também pode variar com a temperatura. Por exemplo, a capacidade térmica mássica da água diminui à medida que a temperatura aumenta e esta muda de estado.
bons e maus condutores
Maus
Bons
Por outro lado, maus condutores são materiais que dificultam ou impedem o fluxo de corrente elétrica. Estes materiais são conhecidos como isolantes elétricos. Eles possuem poucos ou nenhum eletrões livres, o que dificulta a condução de corrente elétrica. Exemplos de maus condutores incluem plásticos, vidros e madeiras.
Bons condutores são materiais que permitem que a corrente elétrica flua facilmente através deles. Os eletrões dentro desses materiais são altamente móveis, permitindo que eles se movam livremente e conduzam a corrente elétrica com facilidade. Alguns exemplos de bons condutores incluem metais como o cobre, a prata e o ouro.
Semi condutores
Muito utilizados em equipamentos eletrónicos, os semicondutores são sólidos capazes de mudar a sua condição de isolante para condutores com grande facilidade Quando os eletrões recebem uma certa quantidade de energia, tornam-se livres e saem da camada de valência para a camada de condução. A condutividade dos semicondutores pode ser alterada variando-se a temperatura, o que faz com que atinjam uma condutividade semelhante à dos metais.
Atividade Laboratorial
Materiais
Procedimento
Fechar o circuito ou ligar o gerador e medir os valores de temperatura, corrente e a diferença de potencial na resistência de aquecimento de trinta em trinta segundos, nesta experiência foram realizados estes registos durante 600 segundos
Montar o circuito elétrico
Repetir este procedimento para os 3 blocos
Registar as incertezas absolutas de leitura dos materiais
Registar a massa dos 3 blocos calorimétricos
Após a colocação de um pouco de glicerina em ambos os orifícios do bloco, insere-se a resistência de aquecimento e o termômetro
Anotar os valores no caderno com uma tabela como está apresentada seguidamente
Bloco 1
Resultados
Bloco 1
Resultados
a=0,0016 m=391,7 c=1/aχm c=244,8 J/kg*K
Bloco 2
Resultados
Bloco 2
Resultados
a=0,0015 m=397,2g c= 264,8 J/kg*K
Bloco 3
Resultados
Bloco 3
Resultados
a=0,0012 m=392,8g c= 327,3 7 J/kg*K
no nosso dia a dia
No nosso dia a dia quase tudo tem uma componente elétrica, das coisas mais pequenas e talvez insignificantes como por exemplo o comando da televisão ou fones, a coisas que nós estamos em constante necessidade de utilização e que talvez sem elas a vida seria muito mais complicada como os nossos amigos telemóveis ou as nossas queridas televisões, todas essas coisas exigem circuitos elétricos e com isso, para estes mesmos serem eficientes precisam que a escolha dos materiais seja bem feita para haver o mínimo de desperdício energético, ou seja, energia dissipada. Para minimizar o desperdício, muitas empresas têm de escolher um material no qual a capacidade mássica térmica não seja muito alta, dissipando assim menos energia. Por outro lado, um material com maior capacidade pode ser vantajoso em outros tipos de utilização como por exemplo aquecedores e ar condicionados para manter uma temperatura ambiente estável e controlável. Este tipo de tecnologia é também aplicado em indústrias como a automóvel e em diversos eletrodomésticos.
Este tipo de classificação dos materiais não se aplica exclusivamente a sistemas fechados, mas também a sistemas abertos como um lago ou um oceano. A água também apresenta uma capacidade massica térmica observada inúmeras vezes no nosso dia a dia que influencia mais do que parece. Grandes massas de água ajudam a moderar a temperatura nesse local, fazendo do clima mais estável. A capacidade térmica massiva dos oceanos e dos continentes influencia os padrões climáticos, e essas informações são usadas em modelos meteorológicos para prever o tempo. Na agricultura e apicultura a capacidade mássica térmica da água e de outros materiais é também utilizada em sistemas de aquecimento e resfriamento controlados em estufas, estufas aquáticas e tanques de peixes para criar condições ideais de temperatura para o crescimento e desenvolvimento de plantas e animais.
Como é que calculamos a capacidade térmica mássica? A) c=Em×∆T B) c=1m×∆TE
O que é a capacidade térmica mássica?
Qual é a diferença entre condução e convecção?
De acordo com a atividade, qual é o bloco que vai precisar de menos energia para elevar a sua temperatura?