CALOR E TEMPERATURA

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TEMPERATURA
É uma grandeza física a qual indica a energia cinética (movimento ou agitação) das moléculas e o estado térmico de um corpo (quente ou frio).
TEMPERATURA
Quanto mais quente (alta temperatura) se apresenta o corpo, maior será sua energia cinética, ou seja, a agitação moléculas; e, quanto mais frio (baixa temperatura), menor será a agitação molecular.
TEMPERATURA
No Sistema Internacional de Unidades (SI) a temperatura pode ser medida em:
Celsius (°C);
Kelvin (K);
Fahrenheit (°F).
TEMPERATURA
CALOR
O calor (energia calorífica) é caracterizado pela transferência de energia térmica que flui de um corpo (com maior temperatura) ao outro (de menor temperatura) quando há diferença de temperatura entre ambos.
CALOR
O equilíbrio térmico ocorre quando os dois corpos, por meio da transferência de calor, atingem a mesma temperatura.
EXEMPLO
CALOR
As unidades de medica de calor são:
Joule (J)
Calorias (cal)
Obs: 1000 cal = 1 Kcal
Obs: 1 cal = 4,2 J
EXEMPLO
3000 calorias correspondem a quantos(as):
Quilocalorias = 3 Kcal
Joules – 3000 . 4,2 = 12600 J
Quilojoules = 12600 / 1000 = 12,6 KJ
PROCESSOS DE TRANSFRÊNCIA DE CALOR
A propagação de calor pode ocorrer de três maneiras:
Por condução;
Por convecção;
Por irradiação.
CONDUÇÃO
Condução térmica ou simplesmente condução é um processo de transferência de calor que ocorre no interior de sólidos, em razão de uma diferença de temperatura. 
A energia térmica é transferida entre os átomos e moléculas de um sólido sem que ocorra transferência de matéria, até que se atinja a condição de equilíbrio térmico.
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COMO OCORRE A CONDUÇÃO?
Quando aquecemos algum corpo, seus átomos passam a oscilar com maior amplitude. Esses átomos mais agitados transferem parte da sua energia cinética para os átomos vizinhos por colisões e vibrações. 
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COMO OCORRE A CONDUÇÃO?
Os menos agitados ganham velocidade. Por meio desse mecanismo, o calor é gradualmente transferido das regiões de maior temperatura em direção às regiões de menor temperatura, até que todo o sistema encontre-se na mesma temperatura.
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EXEMPLO
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EXEMPLO
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CONVECÇÃO
É um processo de transmissão de calor que ocorre pela movimentação interna em um fluido ou gás, como o ar ou água. A convecção surge quando há um gradiente de temperatura. 
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COMO OCORRE A CONVECÇÃO?
As regiões mais quentes de um fluido, que são menos densas que as restantes, movem-se, dando origem a correntes de convecção ascendente. O restante do fluido que se encontra em menor temperatura tende a “descer”, já que sua densidade é um pouco maior.
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COMO OCORRE A CONVECÇÃO?
Isso ocorre devido a tendência que a maioria dos fluidos exibem quando aquecidos: eles se expandem, tornando-se menos densos. O movimento convectivo acontece até que todo o fluido fique sob a mesma temperatura.
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COMO OCORRE A CONVECÇÃO?
Na convecção ocorre a transferência de massa, uma vez que o calor é transmitido pelo fluido em movimento.
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EXEMPLO
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EXEMPLO
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IRRADIAÇÃO
Irradiação térmica é o termo que se usa para dizer que algum corpo está sendo exposto à radiação térmica. Esse processo ocorre por meio da emissão de ondas eletromagnéticas, uma vez que todos os corpos que se encontrem em temperaturas acima do zero absoluto emitem radiação térmica. Nesse tipo de processo, parte da energia térmica dos corpos é convertida em energia eletromagnética e vice-versa.
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COMO OCORRE A IRRADIAÇÃO?
A radiação térmica é gerada a partir dos movimentos de vibração dos átomos e moléculas, os constituintes básicos de toda a matéria. Diferentemente dos outros processos de transferência de calor, a irradiação pode ocorrer sem que haja a necessidade de um meio físico, isso só é possível porque as ondas eletromagnéticas podem propagar-se no vácuo.
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ABSORÇÃO E REFLEXÃO
Dois conceitos que estão intimamente relacionadas com o de irradiação térmica são a absorção e a reflexão.
As cores claras absorvem menos calor pois elas têm maior poder de reflexão e baixo de absorção.
Por outro lado, nas mais escuras, a energia colorífica possui mais poder de absorção em detrimento da reflexão.
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ABSORÇÃO E REFLEXÃO
Isso explica o porquê de usarmos roupas mais claras num dia quente. Se fosse o contrário sentiríamos muito mais calor, devido ao maior poder de absorção das cores mais escuras.
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EXEMPLO
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EXEMPLO
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Condutores e isolantes térmicos
A propriedade física que mensura o quanto um corpo pode conduzir calor é a condutibilidade térmica.
Como o próprio nome indica, um isolante térmico isola a passagem de calor. Os mais utilizados são: plástico, borracha, madeira, lã, isopor, dentre outros.
Por sua vez, os condutores térmicos facilitam a passagem de calor, pois possuem grande condutibilidade térmica. O condutor térmico mais comum é o metal.
Lei de Fourier
	Materiais	Coeficiente de condutividade térmica
(cal/s.cm./C) (20°C)
	Prata 	0,99
	Alumínio	0,50
	Ferro	0,16
	Água	0,0014
	Areia	0,000067
	Ar seco	0,000061
	Cobre 	0,920
	Vidro 	0,0015
	Lã 	0,00009
	Concreto	0,0020
	Madeira 	0,000002
Aplicações de isolantes e condutores térmicos
As aplicações dos isolantes e condutores térmicos são muitas.
Os condutores térmicos são usados na produção de panelas, grelhas, espetos de churrasco, aquecedores de toalhas, ferros de passar roupas, chapinhas para alisar cabelos, entre outros.
Os materiais isolantes têm sido usados nas construções de forma a diminuir o consumo de energia usada tanto no resfriamento nos dias quentes de verão quanto no aquecimento nos dias frios de inverno.
O isolamento térmico das construções pode ser feito com paredes duplas com ar, isopor, água ou vácuo entre elas. O vácuo entre paredes é usado na construção de garrafas térmicas.
Sensação Térmica
Outro fator que depende da condutibilidade térmica é a sensação térmica. 
Uma situação que descreve essa dependência é o fato de sentirmos a maçaneta metálica de uma porta mais fria do que a madeira da qual a porta é feita, mesmo as duas estando sob a mesma temperatura. 
Essa sensação térmica de frio ocorre porque a maçaneta tem a condutibilidade térmica maior do que a da madeira, portanto a transferência de calor da mão para a maçaneta ocorre mais rapidamente do que para a madeira.
Lei de Fourier
Lei de Fourier
Φ = fluxo de calor
K = coeficiente de condutividade térmica 
A = área da seção do material 
e = espessura do material 
T = variação de temperatura 
Lei de Fourier
Φ = fluxo de calor
Q = quantidade de calor 
 = variação de tempo 
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EXEMPLO 1
Um objeto repousa, durante um minuto, sobre a superfície de uma placa de 30 cm de espessura. A base da placa é mantida em 195 ºC, e nota-se que a sua superfície permanece em 175 ºC. Calcule a quantidade de calorrecebida pelo objeto.
Dado: 
Condutividade térmica da placa: 50 W/m°C
Área da placa: 0,6 m2
Watt = J/s
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Informações:
Φ = 2000 W
Q = ?
K = 50 w/m°C
A = 0,6 m2
e = 30 cm / 100 = 0,3 m 
 = 195ºC – 175ºC = 20 ºC
 
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EXEMPLO 1
 
 
 
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EXEMPLO 1
Informações:
Φ = 2000 W = 2000 J/s
Q = ?
 = 1 min . 60 = 60 s
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EXEMPLO 1
 . 60
 J
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EXEMPLO 2
Calcule o fluxo de calor que percorre uma placa de cobre de 40 cm de espessura, 2 m de altura e largura de 5 m, sabendo que um dos lados encontra-se a uma temperatura de 80ºC, enquanto o outro lado apresenta uma temperatura de 120ºC. 
Dado: Condutividade térmica do cobre: 0,92 cal/s.cm./ºC
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Informações:
Φ = ? 
K = 0,92 cal/s.cm./ºC
A = 2 . 5 = 10000 . 10 = 100.000 cm2 
e = 40 cm 
 = 120 – 80 = 40ºC 
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/s
EXEMPLO 3
Durante um dia ensolarado, uma grande quantidade de calor (cerca de 180 Kcal) passa através das janelas de um veículo que ficou estacionado em um local aberto, durante um tempo de 15 minutos. Determine o fluxo de calor através das janelas desse veículo nessa situação.
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Informações:
Φ = ??? W ou J/s 
Q =180 Kcal = 180000 cal . 4,2 = 756000 J 
t = 15 min . 60 = 900 seg 
 = 840 J/s 
EXEMPLO 4
Uma sala é mantida à uma temperatura de 20 ºC e encontra-se separada de uma sala vizinha, à temperatura ambiente de 30 ºC, por uma janela retangular de vidro, de 0,8 cm de espessura, 1,0 m de altura por 2 m de largura. Sabendo que a condutividade térmica do vidro é 0,80 W/m.ºC, qual o total de calorias transmitidas pela janela, após 4 minutos?
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Informações:
Φ = ??? W
Q = ??? cal
K = 0,80 W/m.ºC
A = 1 m . 2 m = 2 m2
e = 0,8 cm / 100 = 0,008 m 
 = 4 minutos
 = 30ºC – 20ºC = 10ºC
 = 2000 W 
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