Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

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CAPITULO 18
lle un1,1 cob1 ,1 ca·,cavcl pode causai c,sc alo rcflcxc>, porq~c .º sistc,na ncr\o o d l
cobra ainda está funcionando. Assin1. recomendan1 os cspcc1ahstas, se V~Jcé tiver qu
reillover uina cobra cascavel morta recentemente, use uma vara comprida cn 1 lugar
das mãos.
Condução térmica em uma parede feita de vários materiais
A Fig. 18-22 mostra a seção reta de uma parede feita com
u 1
na camada interna de madeira, de espessura L0 , u1na
camada externa de tijolos, de espessura Ld ( = 2,0Lª) e
duas camadas intermediárias de espessura e composição
desconhecidas. A condutividade térmica da madeira é k0
e a dos tijolos é kd ( = 5,0k 0
). A área A da parede também
é desconhecida. A condução térmica através da parede
atingiu o regime estacionáiio; as únicas temperaturas conhecidas
são T 1
= 25°C, T 2
= 20ºC e T 5 = - lOºC. Qual
é a temperatura T 4 ?
( 1) A temperatura T 4
aparece na equação da taxa P d com
a qual a energia térmica atravessa os tijolos (Eq. 18-32).
Entretanto, não temos dados suficientes para calcular o
valor de T 4
usando apenas a Eq. 18-32. (2) Como o regime
é estacionário, a taxa de condução P d através dos tijolos é
igual à taxa de condução P ª através da madeira.
Cálculos De acordo com a Eq. 18-32 e a Fig. 18-22, temos:
e
•
r.,
-
Interior ka kb k( kd Exterior
La Lb L· Ld A transferência
(
de energia por
segundo é a
mesma em
(a) (b) (e) (d) cada camada.
Figura 18-22 Uma parede de quatro camadas através da qual
existe transferência de calor.
Fazendo P ª = P d e explicitando T 4 , obtemos
,.,.. kaL t1 (T, - T-.) + T.
L4 - k L I 2 5·
d a
Fazendo Ld = 2,0L 0
, kd = 5,0k 0
e substituindo T 1 , T 2 e Ts
por seus valores, obtemos
'.4 = ka( 2 ,0La) (25ºC - 20ºC) + (-lOºC)
(5 ,0k 0
)L 0
= - 8,0ºC. (Resposta)
•
Temperatura, Termômetros A temperatura é uma das grandezas
fundamentais do SI e está relacionada às nossas sensações de quente
e frio. É medida com um termômetro, instrumento que contém uma
substância com uma propriedade mensurável, como comprimento
ou pressão, que va1ia de forma regular quando a substância se torna
mais quente ou mais fria.
Lei Zero da Termodinâmica Quando um termômetro e um objeto
são postos em contato, entram em equilíbrio tér1nico após um
certo te1npo. Depois que o equilíbrio térmico é atingido, a leitura
do termômetro é tomada como a temperatura do objeto. O processo
fornece medidas úteis e coerentes de temperatura por causa da lei
zero da termodinâmica: se dois corpos A e B estão separadamente
em equilíbrio ténnico com um terceiro corpo T ( o termômetro). A e
B estão em equilíbrio tér1nico entre si.
A Escala Kelvin de Temperatura No SI, a temperatura é medida
na escala Kelvin, que se baseia no ponto triplo da água (273,16
K). Outras te1nperaturas são definidas pelo uso de um ter,nônzerro
de gás a volume constante, no qual uma amostra de gás é mantida
a volume constante, de modo que a pressão é proporcional à temperatura.
Definimos a temperatura T medida por um termômetro
de gás como
T = (273,16 K) ( lim L),
gás-+O p 3
(18-6)
onde Testá em kelvins e p 3
e p são as pressões do gás a 273, 16 K e
na teinperatura que está sendo medida, respectivamente.
As Escalas Celsius e Fahrenheit A escala Celsius de temperatura
é definida através da equação
Te= T- 273,15º,
(18-7)
com Tem kelvins A 1 ·d
, · esca a Fahrenheit de temperatura é defini ª
atraves da equação
7;. = ~Te + 32º. (18-8)