1ª e 2ª Lei Termodinâmica Prof: Marinalva

ATIVIDADES DO 1º BIMESTRE DE 2020

Disciplina: FÍSICA                              Profª: MARINALVA J. P. RODRIGUES

Semana: 20/07/20   a   24/07/20 (2 aulas)                           Turma:  2A

●CONTEÚDO PARA ESTUDO DOMICILIAR: 1ª e 2ª Lei Termodinâmica diagramas PxV, potência e rendimento.

●HABILIDADES: Reconhecer os princípios fundamentais da termodinâmica que norteiam a construção e o funcionamento das máquinas térmicas.

Atividade complementar:  (entregar até 24/07/20)

● Obs: Só compreendemos o que é um gás quando sabemos sua estrutura molecular (todas as substâncias são formadas por partículas menores).

Características do gás ideal

VOLUME: Espaço ocupado pelo gás

PRESSÃO: F/A Força que o gás exerce nas paredes do recipiente

TEMPERATURA: Maior  temperatura → maior energia cinética

●A transformação do gás ideal acontece quando uma das grandezas como →                      ( VOLUME, PRESSÃO E TEMPERATURA) sofre alteração.

Exercícios:

1- Complete as lacunas com  as palavras relacionadas –as com o contexto correto. Máquina, Transformação isobárica, isotérmica, isométrica, e adiabática.

a) ......................a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta.

b) .......................a pressão é inversamente proporcional ao volume.

c) .......................pressão, volume e temperatura variam.

d) .....................qualquer dispositivo que tenha por finalidade transferir ou transformar energia.

e) .....................o volume é diretamente proporcional a temperatura absoluta.

2- De acordo com a 1ª lei termodinâmica, se um sistema recebe 200 joules de calor e realiza 200 joules de trabalho, a variação de sua energia interna é igual a?  Use a fórmula: ∆Ս = Q – W , onde 

∆Ս= variação energia interna

Q = quantidade de calor

W = trabalho realizado em joules

3- Um cilindro com êmbolo móvel contém  100mL de CO₂ A 1,0 atm. Mantendo a temperatura constante, se quisermos que o volume diminua para 25 mL, teremos que aplicar uma pressão igual a? Use a fórmula: P₁.V₁ = P₂ . V₂

Dados:      V₁ = volume inicial      V₂ = volume final      P₁ = pressão inicial                      P₂ = pressão final                                                                                                      

V₁ = 100 mL 

V₂ = 25 mL

P₁ = 1,0 atm

P₂ = ?

Potência e Rendimento

 Expressões como “potência” e “rendimento” das máquinas, em geral, são bastante difundidas entre nós, principalmente pelos meios de comunicação, como TV, jornais e revistas. Contudo, muitas vezes, os termos “potência” e “rendimento” nos causam certa confusão. Como esses dois conceitos se relacionam?

 Podemos definir potência média (P) como sendo a divisão entre o trabalho realizado e o intervalo de tempo gasto por uma máquina térmica. Matematicamente, temos: P = W/∆T utilizando a unidade de medida Watt (W).

 Já o rendimento das máquinas térmicas é a divisão entre a quantidade de trabalho obtido de uma máquina térmica e a quantidade de energia fornecida a ela em forma de calor. Logo, podemos escrever o rendimento (η) da seguinte forma: η = W/Q

 O trabalho (W) obtido por uma máquina térmica é dado pela diferença entre a quantidade de calor fornecida para o funcionamento da máquina (Qq) e a quantidade de calor que a máquina rejeita (Qf) para a sua fonte fria (que pode ser o meio externo), logo, mate Correção: Experiência 

DEVOLUTIVA (correção das atividades do caderno do aluno do dia 13/07/20 a 17/07/20)

Atividade 4 -  exercícios do 1 ao   4,  encontrados  na página 37. Experiência  

1- O que você percebe na sensação térmica do vento produzido pelo cooler/ventoinha?

R. A sensação é de menor temperatura.

2- O que aconteceria se colocássemos o gelo dentro da garrafa e não no funil recortado? Por quê?

R.O ar não seria resfriado já que o vento produzido pelo cooler/ventoinha passa pelo funil e vai direto para o cooler, não passando pelo gelo dentro da garrafa, o fato do ar quente subir e o ar frio descer, sabemos que o ar frio é mais denso que o ar quente.

3- Como você explica o funcionamento deste ar-condicionado caseiro?

R. De forma simplificada, o cooler/ventoinha, ao ser acionado, suga o ar de dentro da garrafa que, ao entrar pelo funil, é resfriado pelo gelo direcionado para a parte exterior pelo cooler/ventoinha.

4- O que difere este ar-condicionado caseiro dos aparelhos de ar-condicionado convencionais? Tanto este aparato construído pelos estudantes quanto o aparelho de ar-condicionado têm a função de resfriar o ambiente.

R. A diferença é que o aparelho de ar-condicionado funciona pelo mesmo princípio da geladeira, resfriar.

Atividade 4 exercícios do 1 ao 4 ( funcionamento da geladeira e do ar- condicionado), encontrados na página 37.

  Correção exercícios: 1 ao 4    As Leis da Termodinâmica

R. A geladeira funciona em ciclos, usando um fluido em um circuito fechado. Tem como partes essenciais o compressor, o condensador, uma válvula descompressora ou tubo capilar e o evaporador (congelador).

O motor compressor comprime o freon, aumentando a pressão e a temperatura e fazendo-o circular por uma tubulação. Ao passar por uma serpentina permeada por lâminas no condensador, o freon perde calor para o exterior, se liquefazendo.

 O condensador fica atrás da geladeira e é a parte que fica mais quente. Ao sair do condensador, o freon liquefeito, ainda a alta pressão, chega a um estreitamento da tubulação (tubo capilar), onde ocorre diminuição da pressão. O capilar é a válvula de descompressão. Quando o freon líquido, a uma baixa pressão, chega à serpentina do evaporador - de diâmetro bem maior que o capilar, ele se vaporiza, retirando calor da região próxima (interior do congelador).

O gás freon, a baixa pressão e temperatura, é então aspirado para o compressor, onde se inicia um novo ciclo. O congelador é a parte mais fria, por isso sempre se localiza na parte superior da geladeira, pois assim há condições de trocar calor com todo o seu interior.

O ar quente sobe, resfria na região do congelador e depois desce, estabelecendo a convecção do ar. É por esse motivo que muitas geladeiras geralmente possuem prateleiras vazadas, a geladeira trabalha com uma substância de operação e, além disso, tem partes que funcionam a altas temperaturas (fonte quente) e a baixas temperaturas (fonte fria).

 A troca de calor ocorre do mais frio (interior da geladeira) para o mais quente (meio ambiente). Para que isso ocorra, é necessário trabalho externo sobre o freon para que ele dissipe calor no condensador e evapore no congelador.

 Em cada ciclo, a quantidade de calor cedida para o meio ambiente por meio do condensador é igual à quantidade de calor retirada do interior da geladeira mais o trabalho realizado pelo compressor.  Pode-se definir como Q radiador = Q congelador + W compressor. Esta expressão é conhecida na Física Térmica como 1ª lei da Termodinâmica, da  discussão do funcionamento do motor a combustão e da geladeira podemos perceber que:- É possível transformar energia mecânica (trabalho) totalmente em calor. Lembre-se da experiência de Joule, o calor flui espontaneamente da fonte quente para a fria.maticamente, concluímos o rendimento como sendo: η =