Grade 11
  1. Mecânica  1.1. dinâmicas  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas e três dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração e desaceleração  1.1.6. Análise gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento (derivações avançadas)  1.1.8. Queda livre e velocidade terminal  1.1.9. Movimento de projéteis  1.1.10. Velocidade relativa em uma e duas dimensões  1.1.11. Movimento de um carro em um plano inclinado  1.2. Dinâmica  1.2.1. As leis do movimento de Newton e suas aplicações  1.2.2. Inércia e a primeira lei de Newton  1.2.3. Força e tipos de força  1.2.4. Atrito estático e cinético  1.2.5. Movimento circular e aceleração centrípeta  1.2.6. Movimento circular não uniforme  1.2.7. Bancagem de estradas e curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservação do momento em uma e duas dimensões  1.2.10. Aplicações da Terceira Lei de Newton  1.3. Work, Energy and Power  1.3.1. Trabalho realizado por uma força constante e variável  1.3.2. Teorema trabalho-energia  1.3.3. Energia cinética e potencial  1.3.4. Energia potencial gravitacional e elástica  1.3.5. Conservação da energia mecânica  1.3.6. Poder e potência instantânea  1.3.7. Eficiência das máquinas  1.3.8. Trabalho realizado por forças conservativas e não conservativas  1.4. Movimento rotacional  1.4.1. Torque e aceleração angular  1.4.2. Equilíbrio rotacional  1.4.3. Momento de inércia e suas aplicações  1.4.4. Momento angular e sua conservação  1.4.5. Energia cinética de movimento de rotação e rotação  1.4.6. Teorema dos Eixos Paralelos e Perpendiculares  1.4.7. Dinâmica do movimento rotacional
  2. Gravitational force  2.1. Gravitação universal  2.1.1. Lei da gravitação universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional e potencial  2.1.3. Mudança na aceleração devido à gravidade  2.1.4. Leis do movimento planetário de Kepler  2.1.5. Mecânica orbital e satélites  2.1.6. Velocidade de escape e velocidade orbital  2.1.7. Ausência de peso e queda livre  2.1.8. Energia potencial gravitacional e energia em órbitas  2.1.9. Buracos negros e lente gravitacional
  3. Propriedades da matéria  3.1. Mecânica dos fluidos  3.1.1. Densidade e pressão em líquidos  3.1.2. A teoria de Pascal e aplicações  3.1.3. O Princípio de Arquimedes e a flutuação  3.1.4. A equação de Bernoulli e aplicações  3.1.5. Equação de continuidade e o efeito Venturi  3.1.6. Tensão superficial e capilaridade  3.1.7. Viscosidade e Lei de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds e turbulência  3.2. Elasticidade e deformação  3.2.1. Lei de Hooke e a relação tensão-deformação  3.2.2. Módulo de elasticidade e aplicações  3.2.3. Deformação e limite de escoamento de sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor e temperatura  4.1.1. Propriedades termométricas e escala de temperatura  4.1.2. Expansão térmica de sólidos, líquidos e gases  4.1.3. Sistema de transferência de calor  4.1.4. Capacidade calorífica específica e calorimetria  4.1.5. Calor latente e mudança de fase  4.2. Kinetic theory of gases  4.2.1. Modelo molecular dos gases  4.2.2. Explicação cinética da temperatura  4.2.3. Equação do Gás Ideal e Desvios  4.2.4. Caminho livre médio e distribuição de Maxwell-Boltzmann  4.3. Leis da Termodinâmica  4.3.1. Lei Zero e Equilíbrio Térmico  4.3.2. Primeira Lei e Energia Interna  4.3.3. A Segunda Lei e Entropia  4.3.4. Ciclo de Carnot e motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores e Bombas de Calor
  5. Ondas e oscilações  5.1. Movimento Harmônico Simples  5.1.1. Equações do MHS  5.1.2. Energia no MHS  5.1.3. Oscilações amortecidas e forçadas  5.1.4. Ressonância e aplicações  5.1.5. Pêndulo e sistema massa-mola  5.2. Movimento ondulatório  5.2.1. Tipos de ondas mecânicas  5.2.2. Movimento das ondas e transporte de energia  5.2.3. Princípio da Superposição e Ondas Estacionárias  5.2.4. Reflexão, Refração e Difração  5.2.5. Efeito Doppler em som e luz  5.2.6. Pulsos e interferência
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Eletrostática  6.1.1. Carga elétrica e conservação  6.1.2. A lei de Coulomb e suas aplicações  6.1.3. Campo elétrico e fluxo elétrico  6.1.4. Potencial elétrico e energia potencial  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Eletricidade Atual  6.2.1. Lei de Ohm e resistência elétrica  6.2.2. Resistência e dependência de temperatura  6.2.3. Leis de Kirchhoff e Análise de Circuitos  6.2.4. Potência elétrica e eficiência  6.2.5. Combinação de resistores  6.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos e suas fontes  6.3.2. Força magnética em cargas em movimento  6.3.3. Indução eletromagnética  6.3.4. Leis de Faraday e Lenz  6.3.5. Indutância e Transformador  6.3.6. Corrente alternada e suas aplicações
  7. Óptica  7.1. Reflexão e Refração  7.1.1. leis da reflexão e refração  7.1.2. Espelhos e lentes  7.1.3. Reflexão interna total e fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferência e Difração  7.2.2. Experimento da dupla fenda de Young  7.2.3. Polarização da luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efeito fotoelétrico e a teoria de Einstein  8.1.2. Dualidade onda-partícula  8.1.3. Princípio da Incerteza de Heisenberg  8.1.4. Compton Effect  8.2. Física Atômica e Nuclear  8.2.1. Modelo atômico e níveis de energia  8.2.2. Decaimento radioativo e meia-vida  8.2.3. Fissão Nuclear e Fusão
  9. Eletrônica e Comunicação  9.1. Semicondutores  9.1.1. junção pn e diodo  9.1.2. Transistores e Portas Lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados e Aplicações  9.2. Sistemas de Comunicação  9.2.1. Noções básicas de Comunicação Analógica e Digital  9.2.2. Comunicação Sem Fio e Óptica  9.2.3. Modulação e Demodulação

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Lei Zero e Equilíbrio Térmico


A lei zero da termodinâmica é um dos princípios fundamentais da ciência da física térmica, que nos ajuda a compreender o conceito de comparação de temperaturas e equilíbrio.

A essência da lei zero

A lei zero da termodinâmica pode ser enunciada como: "Se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro sistema, eles também estarão em equilíbrio térmico entre si."

Esta lei, essencialmente, introduz o conceito de temperatura. Embora as primeira e segunda leis da termodinâmica já fossem conhecidas, a lei zero é tão fundamental que foi posteriormente reconhecida e posta em primeiro lugar na numeração.

Entendendo o equilíbrio térmico

O equilíbrio térmico é um cenário em que dois objetos ou sistemas não trocam energia térmica líquida. Simplificando, quando os objetos estão em equilíbrio térmico, eles estão à mesma temperatura.

Vamos considerar um exemplo: Imagine uma xícara de café quente e uma colher à temperatura ambiente. Se você colocar a colher no café, o calor é transferido do café para a colher até que ambos atinjam a mesma temperatura. Nesse ponto, eles estão em equilíbrio térmico.

Exemplo visual

Considere três sistemas: sistema A, sistema B e sistema C. De acordo com a lei zero, se o sistema A está em equilíbrio térmico com o sistema C, e o sistema B também está em equilíbrio térmico com o sistema C, então o sistema A e o sistema B devem estar em equilíbrio térmico.

A C B Equilíbrio térmico

Exemplo de texto

Imagine que você está conduzindo um experimento com três recipientes de água. Primeiro você coloca o termômetro no recipiente A, e ele marca 25°C. Depois você o coloca no recipiente C, e ele ainda marca 25°C. Por fim, você o coloca no recipiente B, e, mais uma vez, ele marca 25°C.

De acordo com a lei zero da termodinâmica, como o recipiente A estava em equilíbrio térmico com o recipiente C, e C estava em equilíbrio térmico com o recipiente B, isso significa que os recipientes A e B também estão em equilíbrio térmico, embora nunca sejam medidos diretamente um contra o outro. Isso nos ajuda a usar dispositivos simples como termômetros para medir a temperatura de maneira eficaz.

Expressão matemática

        Se A ≈ C 
        e B ≈ C 
        então

Aqui, o símbolo "≈" indica equilíbrio térmico.

Por que a lei zero é importante?

A lei zero é a base para a definição de temperatura. Sem ela, não teríamos como medir a temperatura de forma consistente e confiável. Ela garante que a temperatura é uma propriedade fundamental e mensurável da matéria.

Implicações na vida cotidiana

No dia a dia, usamos termômetros sob a suposição de que a lei zero se aplica. Quando você coloca um termômetro médico sob sua língua, ele eventualmente mostrará uma temperatura que está em equilíbrio térmico com a temperatura do seu corpo. Isso significa que o termômetro também está em equilíbrio térmico com seu corpo, permitindo que você meça sua temperatura corporal.

Aplicações científicas

Cientistas usam a lei zero ao calibrar instrumentos para garantir que eles mantenham padrões de temperatura consistentes. Por exemplo, ao construir um instrumento sensível à temperatura, engenheiros e cientistas contam com essa regra para calibrá-lo usando uma temperatura de referência.

Exploração adicional

As implicações da lei zero se estendem a áreas mais complexas da física e engenharia, afetando nossa compreensão de motores térmicos, refrigeração e até cosmologia. Ela serve como um trampolim para entender conceitos avançados, como a primeira e segunda leis da termodinâmica, que se relacionam, respectivamente, à conservação de energia e à progressão natural em direção à desordem em um sistema isolado.

Conclusão

Em resumo, a lei zero da termodinâmica é essencial para nossa compreensão da física térmica. Ela estabelece o conceito de equilíbrio térmico e fornece uma base para definir e medir a temperatura. Esta lei torna todas as medições térmicas possíveis, garantindo que as temperaturas em diferentes sistemas possam ser comparadas de forma consistente. Sua simplicidade oculta seu importante papel tanto na física teórica quanto nas aplicações práticas, formando a base para estudos mais avançados neste campo fascinante.


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Lei Zero e Equilíbrio Térmico

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