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Temperatura e calor

Storyboard

A temperatura do solo depende da sua capacidade térmica e da transferência de calor para ou a partir da superfície do solo. A capacidade térmica é influenciada pela composição do solo e pela quantidade de água e vapor de água que ele contém.

>Modelo

ID:(2052, 0)



Mecanismos

Iframe

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Código
Conceito

Mecanismos

ID:(15210, 0)



Calor microscópico

Descrição

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O calor nada mais é do que energia em um nível microscópico.

No caso de um gás, isso corresponde principalmente à energia cinética de suas moléculas.

Em líquidos e sólidos, é necessário levar em conta a atração entre os átomos, e por isso a energia potencial desempenha um papel importante. Nesse caso, o calor corresponde à energia que as partículas possuem e com a qual oscilam em torno do ponto de equilíbrio definido pelas demais partículas no ambiente.

ID:(118, 0)



Temperatura

Descrição

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A temperatura é o parâmetro que usamos para medir a energia térmica contida em um corpo. Como a energia térmica nunca pode ser negativa, é essencial trabalhar com a escala Kelvin, onde o zero absoluto corresponde à ausência completa dessa energia.

ID:(1009, 0)



Calor

Descrição

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O calor está associado a elementos como o fogo, que fazem com que a temperatura da água aumente. O aquecimento gera movimento, o que mostra que o calor está relacionado à energia mecânica. Até mesmo o cabo de uma panela aquece e nosso corpo é capaz de perceber essa temperatura. Além disso, o fogo emite radiação que aquece os objetos que são irradiados.

Podemos inferir, assim, que ao fornecer calor podemos elevar a temperatura de um objeto e que ao gerar movimento, isso está associado à energia.

ID:(585, 0)



Modelo

Top

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Parâmetros

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$c$
c
Calor específico
J/kg K
$C$
C
Capacidade calórica
$M$
M
Massa
kg

Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$Q_f$
Q_f
Calor final
J
$\Delta Q_s$
DQ_s
Calor fornecido ao líquido ou sólido
J
$Q_i$
Q_i
Calor inicial
J
$\Delta Q$
DQ
Diferença de calor
J
$\Delta T$
DT
Diferença de temperatura
K
$T_f$
T_f
Temperatura no estado final
K
$T_i$
T_i
Temperatura no estado inicial
K
$\Delta T_s$
DT_s
Variação de temperatura em um líquido ou sólido
K

Cálculos


Primeiro, selecione a equação: para , depois, selecione a variável: para

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Variáve Dado Calcular Objetivo : Equação A ser usado




Equações

#
Equação

$ c =\displaystyle\frac{ \displaystyle\sum_i c_i M_i }{ \displaystyle\sum_i M_i }$

c = @SUM( c_i * M_i , i )/@SUM( M_i , i )


$ c =\displaystyle\frac{ C }{ M }$

c = C / M


$ c = \displaystyle\frac{ g_a c_a + g_i c_i + g_c c_c + \theta_w c_w }{1+ \theta_w }$

c =( g_a * c_a + g_i * c_i + g_c * c_c + theta_w * c_w )/(1+ theta_w )


$ \Delta Q = C \Delta T $

DQ = C * DT


$ \Delta Q = M c \Delta T$

DQ = M * c * DT


$ \Delta Q = Q_f - Q_i $

DQ = Q_f - Q_i


$ \Delta T = T_f- T_i$

DT = T_f - T_i

ID:(15228, 0)



Diferença de calor

Equação

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Se um corpo possui inicialmente uma quantidade de calor o calor inicial ($Q_i$) e posteriormente possui uma quantidade de calor o calor final ($Q_f$) ($Q_f > Q_i$), significa que calor foi transferido para o corpo o diferença de calor ($\Delta Q$). Por outro lado, se ($Q_f < Q_i$), o corpo cedeu calor.

$ \Delta Q = Q_f - Q_i $

$Q_f$
Calor final
$J$
9839
$Q_i$
Calor inicial
$J$
9838
$\Delta Q$
Diferença de calor
$J$
9840

ID:(12772, 0)



Diferença de temperatura (Kelvin)

Equação

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Se um sistema está inicialmente a uma temperatura no estado inicial ($T_i$) e depois está a la temperatura no estado final ($T_f$), a diferença será de:

$ \Delta T = T_f- T_i$

$\Delta T$
Diferença de temperatura
$K$
6064
$T_f$
Temperatura no estado final
$K$
5237
$T_i$
Temperatura no estado inicial
$K$
5236



A diferença de temperatura é independente de se esses valores estão em graus Celsius ou Kelvin.

ID:(4381, 0)



Conteúdo calórico

Equação

>Top, >Modelo


Quando la calor fornecido ao líquido ou sólido ($\Delta Q_s$) são adicionados a um corpo, observamos um aumento proporcional de la variação de temperatura em um líquido ou sólido ($\Delta T_s$). Portanto, podemos introduzir uma constante de proporcionalidade la capacidade calórica ($C$), conhecida como capacidade térmica, que estabelece a seguinte relação:

$ \Delta Q = C \Delta T $

$\Delta Q_s$
Calor fornecido ao líquido ou sólido
$J$
10151
$C$
Capacidade calórica
$J/K$
8482
$\Delta T_s$
Variação de temperatura em um líquido ou sólido
$K$
10152

ID:(3197, 0)



Calor específico

Equação

>Top, >Modelo


A capacidade térmica está relacionada com as oscilações microscópicas, portanto, depende menos da massa e mais do número de átomos. Por esse motivo, faz sentido introduzir o conceito de o calor específico ($c$), que é calculado como la capacidade calórica ($C$) por unidade de la massa ($M$), da seguinte forma:

$ c =\displaystyle\frac{ C }{ M }$

$c$
Calor específico
$J/kg K$
5219
$C$
Capacidade calórica
$J/K$
8482
$M$
Massa
$kg$
5215

ID:(3483, 0)



Conteúdo calórico em função do calor específico

Equação

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La calor fornecido ao líquido ou sólido ($\Delta Q_s$) pode ser calculado com o calor específico ($c$), la massa ($M$) e la variação de temperatura em um líquido ou sólido ($\Delta T_s$) usando:

$ \Delta Q = M c \Delta T$

$c$
Calor específico
$J/kg K$
5219
$\Delta Q_s$
Calor fornecido ao líquido ou sólido
$J$
10151
$M$
Massa
$kg$
5215
$\Delta T_s$
Variação de temperatura em um líquido ou sólido
$K$
10152

La calor fornecido ao líquido ou sólido ($\Delta Q_s$) está relacionado com la variação de temperatura em um líquido ou sólido ($\Delta T_s$) e la capacidade calórica ($C$) da seguinte forma:

$ \Delta Q = C \Delta T $



Onde la capacidade calórica ($C$) pode ser substituído por o calor específico ($c$) e la massa ($M$) usando a seguinte relação:

$ c =\displaystyle\frac{ C }{ M }$



Portanto, obtemos:

$ \Delta Q = M c \Delta T$

ID:(11112, 0)



Calor específico de um sistema

Equação

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A quantidade de la capacidade calórica ($C$) em um sistema de la i-ésima massa do sistema ($M_i$) com o calor específico da i-ésima massa ($c_i$) pode ser calculada da seguinte forma:

$C = \displaystyle\sum_i c_i M_i$



Portanto, a soma total para o calor específico ($c$) calculada é:

$ c =\displaystyle\frac{ \displaystyle\sum_i c_i M_i }{ \displaystyle\sum_i M_i }$

A quantidade de la capacidade calórica ($C$) em um sistema de la i-ésima massa do sistema ($M_i$) com o calor específico da i-ésima massa ($c_i$) pode ser calculada da seguinte forma:

$C = \displaystyle\sum_i c_i M_i$



onde a soma das massas é obtida como:

$M = \displaystyle\sum_i M_i$



Portanto, com a ajuda da equação

$ c =\displaystyle\frac{ C }{ M }$

,

podemos calcular la capacidade calórica ($C$) da seguinte maneira:

$ c =\displaystyle\frac{ \displaystyle\sum_i c_i M_i }{ \displaystyle\sum_i M_i }$

ID:(15126, 0)



Calor específico do solo

Equação

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O calor específico do solo depende das variáveis la massa seca de areia na amostra ($M_a$), la massa seca de lodo na amostra ($M_i$) e la massa seca de argila na amostra ($M_c$), além de la massa de água no solo ($M_w$). Juntamente com o calor específico da areia ($c_a$), o calor específico do silte ($c_i$), o calor específico da argila ($c_c$) e o calor específico da água ($c_w$), essas variáveis permitem o cálculo do calor específico do solo. Em particular, podemos trabalhar com as proporções la fração mássica de areia na amostra ($g_a$), la fração de massa de lodo na amostra ($g_i$), la fração mássica de argila na amostra ($g_c$) e la propriedade de porosidade da argila ($\theta_w$) e demonstrar que:

$ c = \displaystyle\frac{ g_a c_a + g_i c_i + g_c c_c + \theta_w c_w }{1+ \theta_w }$

Com as variáveis la i-ésima massa do sistema ($M_i$) e o calor específico da i-ésima massa ($c_i$), você pode calcular o calor específico ($c$) para o solo usando a seguinte equação:

$ c =\displaystyle\frac{ \displaystyle\sum_i c_i M_i }{ \displaystyle\sum_i M_i }$



Além disso, utilizando as variáveis la massa seca de areia na amostra ($M_a$), la massa seca de lodo na amostra ($M_i$), la massa seca de argila na amostra ($M_c$) e la massa de água no solo ($M_w$), juntamente com o calor específico da areia ($c_a$), o calor específico do silte ($c_i$), o calor específico da argila ($c_c$) e o calor específico da água ($c_w$), você pode obter o calor específico (

$c$

) com a fórmula a seguir:

$c=\displaystyle\frac{M_ac_a+M_ic_i+M_cc_c+M_wc_w}{M_a+M_i+M_c+M_w}$



Usando as seguintes equações:

$ g_a =\displaystyle\frac{ M_a }{ M_s }$



$ g_i =\displaystyle\frac{ M_i }{ M_s }$



$ g_c =\displaystyle\frac{ M_c }{ M_s }$



$ g_a + g_i + g_c = 1$



e

$ \theta_w =\displaystyle\frac{ M_w }{ M_s }$



Então, o calor específico ($c$) é simplificado com a seguinte equação:

$ c = \displaystyle\frac{ g_a c_a + g_i c_i + g_c c_c + \theta_w c_w }{1+ \theta_w }$



O calor específico depende principalmente do teor de água, mas também da textura e, consequentemente, da proporção de areia, silte e argila no solo. Em qualquer caso, os calores específicos dos diferentes componentes são os seguintes:

Componente $c$ [J/kg K]
Areia 830
Silte 1350
Argila 1350
Água 4184

ID:(15125, 0)