Grade 10
  1. Mecânica  1.1. Dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração  1.1.6. Representação gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento  1.1.8. Queda livre e aceleração devido à gravidade  1.1.9. Movimento projetil  1.1.10. Velocidade relativa  1.2. Dinâmica  1.2.1. Leis do Movimento de Newton  1.2.2. Inércia e massa  1.2.3. Força e seus tipos  1.2.4. força de ação e reação  1.2.5. Fricção e seus efeitos  1.2.6. Coeficiente de atrito  1.2.7. Movimento circular  1.2.8. Força centrípeta e aceleração centrípeta  1.2.9. Momento e Impulso  1.2.10. Conservação do momento  1.2.11. A terceira lei de Newton e aplicações  1.3. Trabalho, Energia e Potência  1.3.1. Trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema do trabalho–energia  1.3.3. Energia cinética  1.3.4. Energia potencial  1.3.5. Energia Mecânica  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.3.8. Renewable and non-renewable energy sources  1.4. Força gravitacional  1.4.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional e intensidade do campo  1.4.3. Aceleração da gravidade em diferentes planetas  1.4.4. As leis do movimento planetário de Kepler  1.4.5. Órbitas e satélites  1.4.6. Peso e peso aparente  1.4.7. Energia potencial gravitacional
  2. Properties of matter  2.1. Estados da Matéria  2.1.1. Sólido, líquido e gás  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Forças intermoleculares  2.1.4. Plasma e Condensado de Bose–Einstein  2.2. Pressão  2.2.1. Definição de Pressão  2.2.2. Pressão em líquidos  2.2.3. Pressão atmosférica  2.2.4. Princípio de Pascal  2.2.5. Princípio de Arquimedes e Flutuabilidade  2.2.6. Tensão superficial e capilaridade  2.3. Elasticidade  2.3.1. Lei de Hooke  2.3.2. Tensão e deformação  2.3.3. Limite de Elasticidade e Módulo de Elasticidade  2.3.4. Aplicações da Elasticidade
  3. Física térmica  3.1. calor e temperatura  3.1.1. Diferença Entre Calor e Temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Expansão térmica  3.1.4. Equilíbrio térmico  3.2. Transferência de calor  3.2.1. Condutividade  3.2.2. Convecção  3.2.3. Radiação  3.2.4. Isolamento e suas aplicações  3.3. Propriedades térmicas da matéria  3.3.1. Capacidade térmica específica  3.3.2. Calor latente e mudança de fase  3.3.3. Ponto de Ebulição e Fusão  3.3.4. Motores térmicos e refrigeração  3.4. Laws of Thermodynamics  3.4.1. Lei zero da termodinâmica  3.4.2. Primeira lei da termodinâmica  3.4.3. Segunda lei da termodinâmica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas e óptica  4.1. A natureza e as propriedades das ondas  4.1.1. Tipos de ondas na natureza e propriedades das ondas  4.1.2. Ondas transversais e longitudinais  4.1.3. Parâmetros das ondas  4.1.4. Reflexão e refração de ondas  4.1.5. Superposição e Interferência  4.1.6. Ondas estacionárias e ressonância  4.1.7. Efeito Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características das ondas sonoras  4.2.2. Velocidade do som em diferentes meios  4.2.3. Aplicações das ondas sonoras  4.2.4. Ultrassom e seus usos  4.3. Ondas de Luz e Óptica  4.3.1. Natureza da luz  4.3.2. Reflexão da luz  4.3.3. Leis da reflexão  4.3.4. Espelhos e Formação de Imagens  4.3.5. Refração da luz  4.3.6. Lei de Snell  4.3.7. Lentes e Formação de Imagens  4.3.8. Reflexão interna total e ângulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Optical Instruments  4.4.1. Microscópio  4.4.2. Telescope  4.4.3. Olho humano e defeitos de visão  4.4.4. Câmera e seu princípio de funcionamento
  5. Eletricidade e Magnetismo  5.1. Eletrostática  5.1.1. Electric charge and its properties  5.1.2. Condutores e Isolantes  5.1.3. Lei de Coulomb  5.1.4. Campo elétrico e linhas de campo  5.1.5. Potencial elétrico e diferença de potencial  5.1.6. Capacitores e Capacitância  5.2. Eletricidade Corrente  5.2.1. Corrente elétrica e sua medição  5.2.2. Lei de Ohm  5.2.3. Resistência e resistividade  5.2.4. Circuitos em Série e Paralelos  5.2.5. Energia e potência elétrica  5.2.6. Leis de Kirchhoff  5.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  5.3.1. Campo magnético e linhas de campo  5.3.2. Efeitos magnéticos da corrente elétrica  5.3.3. Indução eletromagnética  5.3.4. Leis de Faraday da indução eletromagnética  5.3.5. Transformadores e Aplicações  5.3.6. Corrente AC e DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estrutura do átomo  6.1.2. Modelo atômico de Bohr  6.1.3. Níveis de Energia dos Elétrons  6.1.4. Raios-X e aplicações  6.2. Radioatividade  6.2.1. Tipos de radiação  6.2.2. Meia-vida e decaimento radioativo  6.2.3. Reações nucleares e aplicações  6.2.4. Fissão e Fusão  6.3. Física quântica  6.3.1. Dualidade onda-partícula  6.3.2. Efeito Fotoelétrico  6.3.3. Quantização de energia  6.3.4. Princípio da incerteza de Heisenberg
  7. Eletrônica e Comunicação  7.1. Semicondutores  7.1.1. Condutores, Isolantes e Semicondutores  7.1.2. Diodos e suas aplicações  7.1.3. Transistores e Portas Lógicas  7.1.4. LEDs e fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicação  7.2.1. Noções básicas de comunicação  7.2.2. Analog and digital signals  7.2.3. Comunicação sem fio e por fibra óptica  7.2.4. Ondas de Rádio e Modulação

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calor e temperatura


No mundo ao nosso redor, você frequentemente ouve os termos “calor” e “temperatura” sendo usados ​​de forma intercambiável. No entanto, no campo da física, esses termos têm significados muito diferentes. Nesta explicação, aprofundaremos os conceitos de calor e temperatura, explorando como são medidos, suas diferenças e seus papéis na física térmica. Vamos começar com uma definição simples de cada termo.

Suportando temperatura

A temperatura é uma medida da energia cinética média das partículas em uma substância. A energia cinética refere-se à energia que um objeto possui devido ao seu movimento. Quanto maior a velocidade das partículas, maior a temperatura. Então, quando você mede a temperatura de um objeto, está essencialmente medindo quão rapidamente as partículas (como átomos e moléculas) estão se movendo.

Medição da temperatura

A temperatura pode ser medida usando uma variedade de escalas. As escalas mais comuns são Celsius, Fahrenheit e Kelvin.

  • Celsius (°C): Nesta escala, a água congela a 0°C e ferve a 100°C em condições atmosféricas padrão.
  • Fahrenheit (°F): Nesta escala, a água congela a 32°F e ferve a 212°F.
  • Kelvin (K): Esta é a escala científica usada principalmente na física. Zero Kelvin (0 K) é conhecido como zero absoluto, o ponto em que as partículas teoricamente param de se mover. A água congela a 273,15 K e ferve a 373,15 K.
mornaQuenteFrio0 °C100 graus Celsius

A imagem acima mostra diferentes objetos com diferentes comprimentos. Cada comprimento representa uma escala de temperatura diferente em um termômetro, indicando objetos quentes, mornos e frios.

Exemplos de temperatura

Considere uma caneca de café quente e um copo de água fria. Quando você toca a caneca de café, ela parece quente porque as partículas do café estão se movendo muito rapidamente, indicando uma temperatura mais alta. Em contraste, quando você toca o copo de água fria, ele parece frio porque as partículas estão se movendo mais lentamente, indicando uma temperatura mais baixa.

Compreendendo o calor

O calor, por outro lado, é a energia que é transferida de um objeto para outro devido a uma diferença de temperatura. É o processo pelo qual a energia se move devido a uma diferença de temperatura. O calor sempre flui de uma região de maior temperatura para uma região de menor temperatura até que o equilíbrio térmico seja atingido.

Medição do calor

No Sistema Internacional de Unidades (SI), o calor é medido em joules (J). No entanto, na vida cotidiana, você pode estar familiarizado com calorias, que é outra unidade usada para medir o calor.

  • Joule (J): A medida padrão de energia. 1 joule é a energia transferida quando 1 watt de potência é aplicado por 1 segundo.
  • Caloria (cal): Frequentemente usada em relação aos alimentos, 1 caloria é a energia necessária para elevar a temperatura de 1 grama de água em 1°C.

Exemplos de transferência de calor

Considere o seguinte cenário:

  • Condução: Quando você segura uma colher de metal em uma panela de água quente, o calor da água é transferido para a colher, eventualmente aquecendo a parte que você está segurando.
  • Convecção: Quando a água é aquecida em um recipiente, a camada inferior aquece primeiro. A água quente sobe e a água mais fria se move para baixo para ocupar seu lugar, criando um movimento de circulação.
  • Radiação: O calor que você sente do Sol, mesmo estando a milhões de quilômetros de distância, é devido ao calor transferido por radiação.
SolRadiador

A figura mostra diferentes fontes de calor (sol e radiador) transferindo energia. As setas indicam a direção da transferência de calor.

Diferença entre calor e temperatura

É importante distinguir entre calor e temperatura porque eles não são a mesma coisa. Abaixo estão algumas diferenças chave:

  • Natureza: A temperatura mede a energia cinética média das partículas, enquanto o calor se refere à energia transferida devido a diferenças de temperatura.
  • Unidades de medida: A temperatura é medida em Celsius, Fahrenheit ou Kelvin, enquanto o calor é medido em joules ou calorias.
  • Compreensão conceitual: A temperatura é uma quantidade escalar que indica o grau de calor ou frio de um objeto. O calor é uma forma de energia que pode ser transferida e é considerada uma forma transitória – ou seja, não é armazenada em um objeto.

Relações matemáticas

O calor transferido para ou de um objeto pode ser calculado usando a seguinte equação:

Q = mcΔT

Onde:

  • Q = energia térmica absorvida ou liberada (joules)
  • m = massa do objeto (em quilogramas)
  • c = capacidade térmica específica (joules por quilograma por grau Celsius)
  • ΔT = Mudança na temperatura (°C)

Problema de exemplo

Vamos considerar um exemplo prático para solidificar nosso entendimento:

Quanto calor é necessário para elevar a temperatura de 2 kg de água de 20°C a 100°C, dado que a capacidade térmica específica da água é 4,18 J/g°C?

Resolva usando a fórmula:

Q = mcΔT

Converta a capacidade térmica específica para J/kg°C multiplicando-a por 1000:

  • Capacidade térmica específica (c): 4,18 J/g°C x 1000 = 4180 J/kg°C

Substitua na fórmula:

Q = (2 kg) x (4180 J/kg°C) x (100°C - 20°C)
Q = 2 x 4180 x 80
Q = 668800 joules

Assim, são necessários 668.800 joules de calor para elevar a temperatura da água.

Conclusão

Entender a diferença entre calor e temperatura é importante no estudo da física térmica. A temperatura nos dá informações sobre o nível de energia cinética das partículas dentro de um objeto, enquanto o calor representa a transferência de energia de uma entidade para outra. Ao entender esses conceitos, melhoramos nossa compreensão de como a energia se move e como é usada em vários campos, desde a fervura da água até o funcionamento dos motores e além.


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