Termologia

Cartões · 53

Temperatura

Grandeza física escalar que mede o grau de agitação térmica média das partículas de um corpo.

Calor

Energia térmica em trânsito entre corpos devido exclusivamente a uma diferença de temperatura entre eles.

Equilíbrio térmico

Estado em que dois ou mais corpos em contato térmico atingem a mesma temperatura, cessando o fluxo de calor.

Lei Zero da Termodinâmica

Se um corpo A está em equilíbrio térmico com B, e B está em equilíbrio com C, então A e C estão em equilíbrio térmico entre si.

Conversão Celsius para Fahrenheit: fórmula

C/5 = (F - 32)/9, onde C é a temperatura em graus Celsius e F é a temperatura em graus Fahrenheit.

Conversão Celsius para Kelvin: fórmula

K = C + 273,15, onde K é a temperatura termodinâmica absoluta e C é a temperatura em graus Celsius.

Zero absoluto

Menor temperatura possível teoricamente (0 K ou -273,15 °C), onde a agitação térmica das partículas é mínima.

Caloria (unidade)

Quantidade de energia térmica necessária para elevar a temperatura de 1 grama de água pura de 14,5 °C a 15,5 °C sob 1 atm (1 cal ≈ 4,184 J).

Calor sensível

Calor que provoca apenas variação de temperatura de um corpo, sem alterar o seu estado físico.

Equação fundamental da calorimetria (Calor sensível)

Q = m * c * ΔT, onde Q é o calor, m é a massa, c é o calor específico e ΔT é a variação de temperatura.

Calor latente

Quantidade de calor trocada durante a mudança de estado físico de uma substância, ocorrendo a temperatura constante sob pressão fixa.

Fórmula do calor latente

Q = m * L, onde Q é a quantidade de calor, m é a massa que muda de fase e L é o calor latente da substância.

Capacidade térmica (C)

Razão entre a quantidade de calor recebida ou cedida e a correspondente variação de temperatura: C = Q / ΔT ou C = m * c.

Calor específico (c)

Quantidade de calor necessária para elevar em 1 °C a temperatura de 1 unidade de massa de uma substância pura.

Princípio da conservação da energia térmica

Em um sistema termicamente isolado, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas entre os corpos é nula (ΣQ = 0).

Condução térmica

Processo de propagação de calor predominantemente em sólidos, partícula a partícula, sem transporte de matéria.

Lei de Fourier para condução térmica

Φ = (k * A * ΔT) / L, onde Φ é o fluxo de calor, k é a condutibilidade térmica, A é a área, ΔT a diferença de temperatura e L a espessura.

Convecção térmica

Propagação de calor que ocorre em fluidos (líquidos e gases) por meio do deslocamento de massas fluidas devido à diferença de densidade.

Irradiação térmica

Propagação de calor por ondas eletromagnéticas (principalmente infravermelho), sendo o único processo que ocorre no vácuo.

Lei de Stefan-Boltzmann

A potência irradiada por um corpo negro é diretamente proporcional à quarta potência de sua temperatura absoluta: P = σ * A * T^4.

Dilatação térmica linear

Aumento no comprimento de um sólido quando aquecido. Fórmula: ΔL = L0 * α * ΔT, onde α é o coeficiente de dilatação linear.

Dilatação térmica superficial

Aumento na área de um sólido quando aquecido. Fórmula: ΔA = A0 * β * ΔT, onde β é o coeficiente superficial (β ≈ 2α).

Dilatação térmica volumétrica

Aumento no volume de um corpo aquecido. Fórmula: ΔV = V0 * γ * ΔT, onde γ é o coeficiente volumétrico (γ ≈ 3α).

Dilatação aparente dos líquidos

Dilatação observada de um líquido num frasco: ΔV_real = ΔV_aparente + ΔV_recipiente.

Comportamento anômalo da água

Entre 0 °C e 4 °C, a água líquida se contrai com o aquecimento em vez de expandir, atingindo sua densidade máxima a 4 °C sob 1 atm.

Fusão e Solidificação

Fusão é a transição de sólido para líquido (absorve calor). Solidificação é a transição inversa de líquido para sólido (libera calor).

Vaporização e Condensação

Vaporização é a passagem de líquido a vapor (absorve calor). Condensação ou liquefação é a passagem de vapor a líquido (libera calor).

Sublimação

Mudança direta do estado sólido para o gasoso ou vice-versa, sem passar pela fase intermediária líquida.

Evaporação versus Ebulição

Evaporação é a vaporização lenta e superficial a qualquer temperatura; ebulição é rápida, turbulenta e com bolhas a uma temperatura fixa.

Ponto triplo

Condição singular de pressão e temperatura em que as fases sólida, líquida e gasosa coexistem em equilíbrio dinâmico estável.

Ponto crítico

Temperatura e pressão acima das quais cessa a distinção física entre as fases líquida e gasosa, formando um fluido supercrítico.

Equação de Clapeyron (Gases ideais)

P * V = n * R * T, onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de mols, R é a constante universal dos gases e T é a temperatura em Kelvin.

Lei Geral dos Gases Perfeitos

(P1 * V1) / T1 = (P2 * V2) / T2 para uma massa gasosa fixa sob transformação de estado.

Transformação isotérmica (Lei de Boyle-Mariotte)

Transformação gasosa que ocorre à temperatura constante: P1 * V1 = P2 * V2.

Transformação isobárica (Lei de Charles)

Transformação gasosa que ocorre sob pressão constante: V1 / T1 = V2 / T2.

Transformação isocórica ou isovolumétrica (Lei de Gay-Lussac)

Transformação gasosa que ocorre a volume constante: P1 / T1 = P2 / T2.

Transformação adiabática

Transformação gasosa rápida ou perfeitamente isolada em que não há troca de calor com o meio externo (Q = 0).

Energia interna de um gás ideal monoatômico (U)

U = (3/2) * n * R * T, sendo uma função de estado que depende exclusivamente da temperatura absoluta do gás.

Trabalho realizado por um gás sob pressão constante (W)

W = P * ΔV, onde P é a pressão e ΔV é a variação de volume (expansão realiza trabalho; compressão recebe trabalho).

Trabalho em gráfico P versus V

O trabalho trocado em qualquer transformação gasosa é numericamente igual à área sob a curva no diagrama Pressão x Volume.

Primeira Lei da Termodinâmica

ΔU = Q - W, estabelece que a variação de energia interna de um sistema equivale ao calor absorvido menos o trabalho realizado.

Primeira Lei em transformação cíclica

Como o estado inicial é idêntico ao final, ΔU = 0, logo o trabalho total líquido é igual ao calor total líquido (W = Q).

Primeira Lei em transformação isovolumétrica

Como não há variação de volume, o trabalho é nulo (W = 0), implicando que ΔU = Q.

Primeira Lei em transformação adiabática

Como não há troca de calor (Q = 0), a variação de energia interna é igual ao trabalho com sinal invertido: ΔU = -W.

Segunda Lei da Termodinâmica (Enunciado de Clausius)

O calor não pode fluir espontaneamente de um corpo com menor temperatura para outro com maior temperatura.

Segunda Lei da Termodinâmica (Enunciado de Kelvin-Planck)

É impossível construir uma máquina térmica cíclica cujo único efeito seja extrair calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho.

Rendimento de uma máquina térmica (η)

η = W / Q1 = 1 - (Q2 / Q1), onde W é o trabalho útil, Q1 é o calor retirado da fonte quente e Q2 é o calor rejeitado à fonte fria.

Ciclo de Carnot

Ciclo teórico composto por duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas reversíveis, apresentando o rendimento máximo teórico.

Rendimento do Ciclo de Carnot

η_Carnot = 1 - (T_fria / T_quente), onde T_fria e T_quente são as temperaturas absolutas das fontes térmicas em Kelvin.

Entropia (S)

Grandeza física que mede o grau de dispersão da energia e a desordem microscópica; em sistemas isolados, a entropia nunca decresce (ΔS ≥ 0).

Variação de entropia em processo reversível isotérmico

ΔS = Q / T, onde Q é a quantidade de calor trocada reversivelmente e T é a temperatura absoluta em Kelvin.

Coeficiente de eficácia do refrigerador (COP)

e = Q_fria / W, onde Q_fria é o calor removido da fonte fria e W é o trabalho externo fornecido ao compressor.

Constante universal dos gases perfeitos (R)

Vale aproximadamente 8,314 J/(mol*K) no Sistema Internacional de Unidades ou 0,082 atm*L/(mol*K).