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Energia e Fenómenos Térmicos na Física 10 - Subdomínio 2

Gabryelle Cruz@gabryellecruz

A Termodinâmica estuda os sistemas físicos e as transferências de...

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Energia, Fenómenos Térmicos e
Radiação
Sistema termodinâmico e energia
intern
> Um sistema termodinâmico é uma porção
de m

Sistema Termodinâmico e Energia Interna

Um sistema termodinâmico é uma porção de matéria delimitada onde se estuda a variação de energia. Existem três tipos principais: isolados (sem trocas), fechados (trocam energia, mas não matéria) e abertos (trocam energia e matéria).

A energia interna (U) de um sistema é a soma da energia cinética microscópica (movimento das partículas) e energia potencial microscópica (ligações intermoleculares). Quanto maior a temperatura, maior a agitação das partículas e sua energia cinética média.

A temperatura é uma medida do nível de energia cinética média das partículas. Dois corpos estão em equilíbrio térmico quando têm a mesma temperatura, princípio conhecido como o princípio zero da termodinâmica. As escalas mais comuns são Celsius (°C) e Kelvin (K), relacionadas por T(K) = T(°C) + 273,15.

Dica para o exame: A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que ΔU = Q + W, onde ΔU é a variação da energia interna, Q é o calor trocado e W é o trabalho realizado. Se Q e W são positivos, a energia interna aumenta; se algum deles for negativo, ela pode diminuir.

A Segunda Lei da Termodinâmica diz que os processos espontâneos ocorrem no sentido da diminuição da energia útil. Transformações irreversíveis, como atrito, levam à degradação da energia disponível.

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Transferência de Energia e Mudanças de Estado

A energia térmica transfere-se por três mecanismos principais: condução (transferência direta em sólidos), convecção (movimento de fluidos) e radiação (ondas eletromagnéticas que funcionam até no vácuo).

Quando aquecemos um corpo sem mudar seu estado físico, usamos a equação do calor sensível: Q = m·c·ΔT, onde m é a massa, c é a capacidade térmica mássica e ΔT é a variação de temperatura. Cada substância tem um valor específico de c.

Durante as mudanças de estado físico, a temperatura permanece constante enquanto o calor é usado para quebrar ligações intermoleculares: Q = m·ΔH, onde ΔH é a variação de entalpia mássica (ΔH de fusão para sólido→líquido, ΔH de vaporização para líquido→gás).

Atenção! No exame, podem mostrar um gráfico temperatura vs. tempo e pedir para identificares os patamares (mudanças de estado) e as fases de calor sensível.

Todo corpo com temperatura acima do zero absoluto emite radiação térmica. Um corpo negro é um corpo ideal que absorve toda a radiação incidente. Os painéis fotovoltaicos convertem radiação solar em energia elétrica, com a irradiância $E=P/A$ medindo a energia incidente por unidade de área e tempo. As vantagens dos painéis incluem ausência de partes móveis, durabilidade e baixo impacto ambiental.

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Energia e Fenómenos Térmicos na Física 10 - Subdomínio 2

Gabryelle Cruz@gabryellecruz

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A Termodinâmica estuda os sistemas físicos e as transferências de energia. Este tema é fundamental para compreenderes como funcionam os processos térmicos no nosso dia-a-dia, desde o aquecimento da água até ao funcionamento das máquinas térmicas e painéis solares.

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Sistema Termodinâmico e Energia Interna

Dica para o exame: A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que ΔU = Q + W, onde ΔU é a variação da energia interna, Q é o calor trocado e W é o trabalho realizado. Se Q e W são positivos, a energia interna aumenta; se algum deles for negativo, ela pode diminuir.

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Transferência de Energia e Mudanças de Estado

Atenção! No exame, podem mostrar um gráfico temperatura vs. tempo e pedir para identificares os patamares (mudanças de estado) e as fases de calor sensível.