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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

>Top



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

>Top


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

>Top


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

>Top



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
DQ
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
DT
Variação de temperatura em um líquido ou sólido
K

Cálculos


Primeiro, selecione a equação: para , depois, selecione a variável: para
c = @SUM( c_i * M_i , i )/@SUM( M_i , i ) c = C / M c =( g_a * c_a + g_i * c_i + g_c * c_c + theta_w * c_w )/(1+ theta_w ) DQ = C * DT DQ = M * c * DT DQ = Q_f - Q_i DT = T_f - T_i cQ_fDQQ_iCDQDTMT_fT_iDT

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Variáve Dado Calcular Objetivo : Equação A ser usado
c = @SUM( c_i * M_i , i )/@SUM( M_i , i ) c = C / M c =( g_a * c_a + g_i * c_i + g_c * c_c + theta_w * c_w )/(1+ theta_w ) DQ = C * DT DQ = M * c * DT DQ = Q_f - Q_i DT = T_f - T_i cQ_fDQQ_iCDQDTMT_fT_iDT




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

>Top, >Modelo


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
DQ = C * DT c = C / M DT = T_f - T_i DQ = M * c * DT DQ = Q_f - Q_i c =( g_a * c_a + g_i * c_i + g_c * c_c + theta_w * c_w )/(1+ theta_w ) c = @SUM( c_i * M_i , i )/@SUM( M_i , i ) cQ_fDQQ_iCDQDTMT_fT_iDT

ID:(12772, 0)



Diferença de temperatura (Kelvin)

Equação

>Top, >Modelo


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
DQ = C * DT c = C / M DT = T_f - T_i DQ = M * c * DT DQ = Q_f - Q_i c =( g_a * c_a + g_i * c_i + g_c * c_c + theta_w * c_w )/(1+ theta_w ) c = @SUM( c_i * M_i , i )/@SUM( M_i , i ) cQ_fDQQ_iCDQDTMT_fT_iDT



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) são adicionados a um corpo, observamos um aumento proporcional de la variação de temperatura em um líquido ou sólido (\Delta T). 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
Calor fornecido ao líquido ou sólido
J
10151
C
Capacidade calórica
J/K
8482
\Delta T
Variação de temperatura em um líquido ou sólido
K
10152
DQ = C * DT c = C / M DT = T_f - T_i DQ = M * c * DT DQ = Q_f - Q_i c =( g_a * c_a + g_i * c_i + g_c * c_c + theta_w * c_w )/(1+ theta_w ) c = @SUM( c_i * M_i , i )/@SUM( M_i , i ) cQ_fDQQ_iCDQDTMT_fT_iDT

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
DQ = C * DT c = C / M DT = T_f - T_i DQ = M * c * DT DQ = Q_f - Q_i c =( g_a * c_a + g_i * c_i + g_c * c_c + theta_w * c_w )/(1+ theta_w ) c = @SUM( c_i * M_i , i )/@SUM( M_i , i ) cQ_fDQQ_iCDQDTMT_fT_iDT

ID:(3483, 0)



Conteúdo calórico em função do calor específico

Equação

>Top, >Modelo


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

\Delta Q = M c \Delta T

c
Calor específico
J/kg K
5219
\Delta Q
Calor fornecido ao líquido ou sólido
J
10151
M
Massa
kg
5215
\Delta T
Variação de temperatura em um líquido ou sólido
K
10152
DQ = C * DT c = C / M DT = T_f - T_i DQ = M * c * DT DQ = Q_f - Q_i c =( g_a * c_a + g_i * c_i + g_c * c_c + theta_w * c_w )/(1+ theta_w ) c = @SUM( c_i * M_i , i )/@SUM( M_i , i ) cQ_fDQQ_iCDQDTMT_fT_iDT

La calor fornecido ao líquido ou sólido (\Delta Q) está relacionado com la variação de temperatura em um líquido ou sólido (\Delta T) 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

>Top, >Modelo


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 }

DQ = C * DT c = C / M DT = T_f - T_i DQ = M * c * DT DQ = Q_f - Q_i c =( g_a * c_a + g_i * c_i + g_c * c_c + theta_w * c_w )/(1+ theta_w ) c = @SUM( c_i * M_i , i )/@SUM( M_i , i ) cQ_fDQQ_iCDQDTMT_fT_iDT

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

>Top, >Modelo


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 }

DQ = C * DT c = C / M DT = T_f - T_i DQ = M * c * DT DQ = Q_f - Q_i c =( g_a * c_a + g_i * c_i + g_c * c_c + theta_w * c_w )/(1+ theta_w ) c = @SUM( c_i * M_i , i )/@SUM( M_i , i ) cQ_fDQQ_iCDQDTMT_fT_iDT

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)