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

Grade 10 ↓


Física térmica


A física térmica é um ramo da física que lida com o estudo do calor e da temperatura e sua relação com a energia e o trabalho. O calor é uma forma de transferência de energia entre partículas em uma substância (ou sistema) por meio da energia cinética. Nesta seção, exploraremos os principais conceitos da física térmica, examinando o comportamento das partículas, entendendo os princípios de transferência de calor e muito mais.

Temperatura e calor

Temperatura mede o quão quente ou frio um objeto está. É uma medida média da energia cinética das partículas em um objeto. Quando medimos a temperatura, entendemos que temperaturas mais altas significam que as partículas estão se movendo mais rapidamente. As unidades mais comuns que usamos para medir a temperatura são Celsius (°C), Fahrenheit (°F) e Kelvin (K).

Calor, por outro lado, é a energia que é transferida de um corpo para outro devido a uma diferença de temperatura. Quando o calor é adicionado a uma substância, resulta em um aumento na energia de movimento ou energia cinética de suas partículas.

Exemplo visual de temperatura

FrioQuente

No diagrama acima, a barra da esquerda representa um objeto mais frio, onde as partículas estão se movendo mais lentamente. A barra da direita representa um objeto mais quente, onde as partículas estão se movendo mais rapidamente.

Equilíbrio térmico

Dois objetos estão em equilíbrio térmico se eles estão na mesma temperatura e não há fluxo de calor entre eles. Este conceito é regido pela lei zero da termodinâmica, que afirma que se dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro corpo, eles também estão em equilíbrio térmico entre si.

Exemplo de equilíbrio térmico

Quando você coloca um cubo de gelo em um copo de água, com o tempo o gelo derrete e toda a água fica na mesma temperatura.

Métodos de transferência de calor

O calor pode ser transferido de um corpo ou sistema para outro de três maneiras principais: condução, convecção e radiação.

Condutividade

Condução é a transferência de calor através de uma substância, sem que a substância se mova. Geralmente ocorre em sólidos, onde as partículas estão muito próximas umas das outras. À medida que as partículas aquecem, vibram mais vigorosamente, transferindo energia para as partículas vizinhas.

Exemplo de condução

Imagine uma barra de metal colocada sobre uma fogueira. Com o tempo, a extremidade da barra que não está no fogo fica mais quente devido à condução.

Convecção

Convecção é a transferência de calor pelo movimento de um fluido (líquido ou gás). Quando as partículas em um fluido se aquecem, movem-se mais rápido e se espalham, fazendo com que o fluido se torne menos denso e suba. O fluido mais frio ocupa então seu lugar, criando um padrão de circulação.

Exemplo de convecção

Ferver água em uma panela no fogão é um exemplo de convecção. À medida que a água no fundo da panela aquece, ela sobe, e a água mais fria desce para o fundo para ser aquecida.

Radiação

Radiação é a transferência de calor na forma de ondas eletromagnéticas. Não requer nenhum meio, portanto, o calor pode ser transferido através de um vácuo. O calor vindo do sol atinge a Terra através da radiação.

Exemplo de radiação

Sentir o calor do sol em seu rosto é um exemplo de radiação.

Capacidade térmica específica

Capacidade térmica específica é a quantidade de energia térmica necessária para aumentar a temperatura de uma unidade de massa de uma substância em um grau Celsius (ou um Kelvin). Diferentes substâncias têm diferentes capacidades térmicas específicas.

Q = mcΔT
  • Q é energia térmica (em joules)
  • m é a massa (em quilogramas)
  • c é a capacidade térmica específica (em J/kg°C ou J/kgK)
  • ΔT é a mudança de temperatura (em °C ou K)

Cálculo de exemplo

Se for necessário 4.200 joules de energia para aquecer 1 quilograma de água de 20°C a 21°C, então a capacidade térmica específica da água é 4.200 J/kg°C.

Calor latente

Calor latente refere-se ao calor necessário para mudar a fase de uma substância (como de sólido para líquido ou de líquido para gás) sem alterar sua temperatura. Existem dois tipos: calor latente de fusão e calor latente de vaporização.

Calor latente de fusão

É o calor necessário para transformar um sólido em líquido no seu ponto de fusão.

Calor latente de vaporização

Este é o calor necessário para transformar um líquido em gás no seu ponto de ebulição.

Q = mL
  • Q é energia térmica (em joules)
  • m é a massa (em quilogramas)
  • L é calor latente (em joules/kg)

Relação temperatura-volume dos gases

Na física térmica, os gases são frequentemente analisados para entender a relação entre temperatura, pressão e volume. Isso é importante para compreender a termodinâmica. O comportamento de um gás ideal pode ser descrito pela lei de Boyle, lei de Charles e lei de Gay-Lussac, que se combinam na lei dos gases ideais:

PV = nRT
  • P é a pressão do gás (em Pa)
  • V é o volume do gás (em m³)
  • n é a quantidade de gás (em moles)
  • R é a constante universal dos gases (8.314 J/mol-K)
  • T é a temperatura (em Kelvin)

Leis da Termodinâmica

Primeira lei da termodinâmica

A primeira lei da termodinâmica é uma forma da lei de conservação de energia. Ela afirma que a energia não pode ser criada ou destruída em um sistema isolado. A mudança na energia interna de um sistema é igual ao calor adicionado ao sistema menos o trabalho realizado pelo sistema em seu entorno.

ΔU = Q - W

onde ΔU é a mudança na energia interna, Q é o calor adicionado ao sistema, e W é o trabalho realizado pelo sistema.

Segunda lei da termodinâmica

A segunda lei da termodinâmica afirma que a entropia de qualquer sistema isolado sempre aumenta. Entropia é uma medida da desordem ou irregularidade em um sistema. Em termos simples, as conversões de energia nunca são 100% eficientes, e alguma energia é sempre perdida como calor.

Terceira lei da termodinâmica

A terceira lei da termodinâmica afirma que a entropia de um cristal ideal a zero absoluto é exatamente zero. O zero absoluto é a temperatura mais baixa onde não há movimento de partículas e, portanto, nenhuma desordem.

Aplicações práticas da física térmica

A física térmica não é apenas teórica, mas tem muitas aplicações práticas na vida real. De experiências do dia-a-dia a processos industriais especiais, a física térmica desempenha um papel vital.

Exemplos domésticos

  • Geladeira: Use o princípio da convecção e gases de resfriamento para extrair o calor de dentro e dissipá-lo para fora.
  • Garrafa térmica: Reduz ou interrompe a transferência de calor para manter líquidos quentes mais quentes e líquidos frios mais frios por períodos mais longos, minimizando a condução, convecção e radiação.

Exemplos ambientais e industriais

  • Usinas de Energia: A maioria das usinas de energia funciona no princípio de converter energia térmica em energia mecânica e, em seguida, em energia elétrica.
  • Climatologia: Compreender a transferência de calor é importante em modelos climáticos que estudam a atmosfera e os oceanos da Terra.

A física térmica fornece uma base para nossa compreensão de como os sistemas interagem por meio da transferência de energia, tornando-se uma parte essencial da educação em física. Ao entender conceitos como temperatura, calor e as leis da termodinâmica, podemos compreender melhor o funcionamento de fenômenos naturais e avanços tecnológicos em nosso mundo.


Grade 10 → 3


U
username
0%
concluído em Grade 10

← Anterior (2.3.4)
Aplicações da Elasticidade
Próximo (3.1) →
calor e temperatura

Comentários 



Física térmica

https://www.physicsflow.com/g10/3?pfal=pt