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Visão Geral

Fonte: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomy, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

Quando um pote de água é colocado em um fogão quente, o calor é dito para "fluir" do fogão para a água. Quando dois ou mais objetos são colocados em contato térmico entre si, o calor flui espontaneamente dos objetos mais quentes para os mais frios, ou na direção que tende a equalizar a temperatura entre os objetos. Por exemplo, quando cubos de gelo são colocados em uma xícara de água em temperatura ambiente, o calor da água flui para os cubos de gelo e eles começam a derreter. Muitas vezes, o termo "calor" é usado de forma inconsistente, geralmente para simplesmente se referir à temperatura de algo. No contexto da termodinâmica, o calor, como o trabalho, é definido como uma transferência de energia. Calor é energia transferida de um objeto para outro por causa de uma diferença de temperatura.

Além disso, a energia total de qualquer sistema termodinâmico isolado é constante, ou seja, a energia pode ser transferida para e de diferentes objetos dentro do sistema e pode ser transformada em diferentes tipos de energia, mas a energia não pode ser criada ou destruída. Esta é a primeira lei da termodinâmica. É muito semelhante à conservação do direito energético discutida em outro vídeo, mas no contexto de processos térmicos e termodinâmicos. No caso de cubos de gelo na água, se a primeira lei da termodinâmica fosse inválida, então poderia-se esperar que adicionar cubos de gelo a um copo isolado de água à temperatura ambiente faria com que a água fervesse, o que implicaria na criação de energia.

Procedimento

1. Meça a capacidade de calor específica do chumbo e demonstre a primeira lei da termodinâmica.

  1. Obtenha uma balança, uma amostra de chumbo, dois copos de isopor, um béquer de 300 mL (ou maior), um elemento de aquecimento, um termômetro, um pedaço de corda, água à temperatura ambiente, uma haste presa a ficar com grampos, um cilindro graduado e uma tesoura.
  2. Corte uma pequena porção do topo de um dos copos de isopor para que ele possa agir como uma tampa para o outro copo. Faça um pequeno buraco na part

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Resultados

Utilizando os valores registrados na Tabela 1,o calor específico do chumbo pode ser calculado. A partir da primeira lei da termodinâmica, sabe-se que a energia não é criada nem destruída em um sistema isolado, mas a energia pode ser transferida entre diferentes objetos dentro do sistema. Quando o pedaço quente de chumbo é colocado no calorímetro da xícara de café, o calor será fornecido do chumbo para a água, e essa transferência de calor é conservada;

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Aplicação e Resumo

A primeira lei da termodinâmica se aplica a todo o universo - nenhuma energia pode ser criada ou destruída em todo o universo, mas todos os tipos de transferências de energia e transformações ocorrem. As plantas convertem energia da luz solar na energia química armazenada em moléculas orgânicas, muitas das quais comemos posteriormente. Usinas nucleares que produzem grande parte da nossa eletricidade usam transferência de calor de hastes radioativas quentes para produzir vapor, que alimenta turbinas que geram ele...

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0:06

Overview

1:30

Principles Behind the Heat Transfer Experiment

3:18

Coffee Cup Calorimeter Experiment

4:52

Calculation and Results

5:49

Applications

6:57

Summary

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