Sistemas internacionais de pesos e

medidas

Sistema Internacional de Unidades

(sigla SI) é um conjunto sistematizado e padronizado de definições para unidades de medida, utilizado em quase todo o mundo moderno, que visa a uniformizar e facilitar as medições e as relações internacionais daí decorrentes . Sua adoção progressiva e cada vez mais abrangente é uma contingência não só técnico-científica, mas de ordem política, econômica e social. Grandezas fundamentais do SI

Medidas de massa

Massa é a quantidade de matéria que

um corpo possui, sendo, portanto, constante em qualquer lugar da terra ou fora dela.

A unidade fundamental de massa chama-se quilograma.

1 kg = 1000 g 1 Libra = 453,6 g 1 onça = 28,4 g 1 Arrouba = 15000 g Medidas de comprimento

Foi estabelecido inicialmente que a medida do metro seria a décima milionésima parte da distância do Pólo Norte ao Equador, no meridiano que passa por Paris. No Brasil o metro foi adotado oficialmente em 1928.

1 km = 1000 m 1 milha = 1609 m Medida de tempo

A medida de tempo oficial é o segundo (s); seus múltiplos usuais são o minuto e a hora. 1 min = 60 s 1 h = 60 min Medidas de temperatura

Temperatura é o estado de agitação das moléculas de um corpo, sua medida é feira indiretamente e as principais escalas são: Escala Celsius

Essa é a escala oficial no Brasil e seus pontos fixos foram idealizados a partir da água sendo: ponto de gelo 0 ºC e ponto de vapor 100 ºC. Escala kelvin

A escala adotada oficialmente pelo SI também pelo fato de ser absoluta, não admitir valores negativos. Seus pontos fixos são: zero absoluto 0 K, ponto de gelo 273 K e ponto de vapor 373 K. Escala Fahrenheit

Escala de origem alemã usada nos países de língua/influencia inglesa. Seus

pontos fixos são: ponto de gelo 32 ºF e ponto de vapor 212 ºF. Estados físicos da matéria:

Sólido

O estado sólido é caracterizado por ser um estado de forma e volume definidos e com ligações químicas fortes entre as moléculas. Líquido

O estado líquido é caracterizado por ser um estado de forma variável e volume definido, com ligações químicas médias entre as moléculas. Gasoso

O estado gasoso é caracterizado por ser um estado de forma e volume não definidos e com ligações químicas fracas entre as moléculas. Mudanças de Estado Físico:

Fusão: É a passagem do estado sólido para o estado líquido. Solidificação: É a passagem do estado líquido para o estado sólido. Vaporização: É a passagem do estado liquido para o estado gasoso. Pode ser feita de três maneiras distintas. Evaporação: passagem espontânea. Ebulição: tumultuosa. Calefação: passagem rápida causada por diferença grande de temperatura. Liquefação: É a passagem do estado gasoso para o estado líquido. Sublimação: Passagem do estado sólido diretamente para o estado gasoso sem passar

pelo estado líquido. A passagem oposta pode ser chamada de re-sublimação ou simplesmente de sublimação inversa. Diagrama de fases

Da água

Das demais substâncias

Gases

O estado gasoso é divido em gás e vapor, por definição o gás é o vapor que não pode ser liquefeito por compressão. Equação de Kapleron

TRnVP ... = Na qual: P = pressão V = volume N = número de mols R = constante universal do gás

T = temperatura absoluta 1º lei da termodinâmica

WQU −=∆

Variação da energia interna: medida relacionada à variação de temperatura, se a energia interna aumenta a temperatura aumenta, se a energia interna diminui a temperatura diminui. Quantidade de calor trocada: se o sistema perde calor a quantidade é negativa, se o sistema recebe calor a quantidade é positiva. Trabalho realizado: se o sistema se expande o trabalho é positivo, se o sistema se comprime o trabalho é negativo. Máquinas frigoríficas

Máquinas capazes de retirar calor de uma fonte fria e ceder para uma fonte quente.

O rendimento de uma dessas máquinas pode ser obtido pela razão entre a energia útil e a energia total.

T

u

E

E=η

Exercícios

1) Um turista brasileiro, ao descer no aeroporto de Chicago (EUA), observou um termômetro marcando a temperatura local (68 °F). Fazendo algumas contas, ele verificou que essa temperatura era igual à de São Paulo, quando embarcara. Qual era a temperatura de São Paulo, em graus Celsius, no momento do embarque do turista? 2) Ao chegar ao aeroporto de Miami (EUA), um turista brasileiro observou em um painel eletrônico que a temperatura local, medida na escala Fahrenheit, ultrapassava o valor medido na escala Celsius em 48 unidades. Qual era a temperatura registrada no painel, em graus Celsius? 3) Num laboratório, dois termômetros, um graduado em Celsius e outro em Fahrenheit, são colocados no interior de um freezer. Após algum tempo verificou-se que os valores lidos nos dois termômetros eram iguais. Qual a temperatura medida, em graus Celsius? 4) Uma escala termométrica X foi comparada com a escala Celsius, obtendo-se o gráfico dado a seguir, que mostra a correspondência entre os valores das temperaturas nessas duas escalas. Determine:

a) a equação de conversão entre as escalas X e Celsius; b) a indicação da escala X, quando tivermos 80 °C; c) a indicação da escala X para os estados térmicos correspondentes aos pontos fixos fundamentais. 5) Você tem 100 g de água à temperatura ambiente (25 °C). Quanto de calor deve-se retirar dessa água para obter-se um bloco de gelo de 100 g a 0 °C? 6) O gráfico a seguir mostra a curva de aquecimento de certa massa de gelo.

Determine a temperatura inicial do gelo (t0) e a temperatura final da água (t1). Dados: calor específico do gelo = 0,50 cal/g°C; calor de fusão do gelo = 80 cal/g; calor específico da água = 1,0 cal/g°C.

7) O gráfico abaixo representa a variação de temperatura, em função do tempo, de um corpo inicialmente sólido:

Os patamares AB e CD representam, respectivamente, as seguintes mudanças de fase: a) solidificação e fusão. b) solidificação e vaporização. c) fusão e solidificação. d) vaporização e sublimação. e) fusão e vaporização. 8) Que efeito exerce, na temperatura de ebulição de um líquido, a variação de pressão sobre a superfície do mesmo? a) O aumento da pressão eleva a temperatura de ebulição. b) O aumento da pressão abaixa a temperatura de ebulição. c) A diminuição da pressão faz cessar a ebulição. d) A diminuição de pressão acarreta uma oscilação na temperatura de ebulição. e) Nenhum efeito. 9) Se você deseja que a água ferva à temperatura ambiente, deve: a) aumentar a quantidade de fogo sob a panela. b) aumentar a área da panela em contato com a chama. c) utilizar menor quantidade de água.

d) utilizar uma panela cujo material tenha elevada condutibilidade térmica. e) diminuir a pressão sobre a água. 10) A superfície externa de uma lata de refrigerante torna-se coberta de gotículas de água em um dia úmido, ao ser levada à mesa, após ter sido retirada do congelador, onde permaneceu algumas horas. A passagem de estado físico que representa o fenômeno descrito é conhecida por: a) vaporização. b) condensação. c) sublimação. d) ebulição. e) solidificação. 11) O fato de o éter evaporar mais depressa que o álcool, nas mesmas condições, mostra que a rapidez de evaporação depende da: a) temperatura. b) pressão em sua superfície. c) natureza do líquido. d) área da superfície livre. e) densidade do líquido. 12) Quando alguém vai tomar um cafezinho muito quente, costuma assoprar a superfície do café. Com isso, o café esfria mais depressa, porque: a) o ar expelido pela pessoa é mais frio que o café e retira calor do sistema. b) o ar expelido pela pessoa evita que o calor saia pela superfície livre, forçando-o a sair pelas faces da xícara. c) o ar expelido retira o vapor de água existente na superfície do café, reduzindo a pressão de vapor e, desse modo favorecendo a evaporação. d) o ar expelido combina quimicamente com o vapor de água retirando energia térmica do café. e) é um costume que vem do século XVII, da Corte dos reis da França, quando os nobres descobriram o café.

13) Se, por economia, abaixamos o fogo sob uma panela de pressão logo que se inicia a saída de vapor pela válvula, de forma simplesmente a manter a fervura, o tempo de cozimento: a) será maior, porque a panela "esfria". b) será menor, pois diminui a perda de água. c) será maior, pois a pressão diminui. d) será maior, pois a evaporação diminui. e) não será alterada, pois a temperatura não varia. 14) Na coluna da esquerda temos alguns locais com suas respectivas altitudes; na da direita, temperaturas de ebulição da água. Associe as duas colunas e identifique a alternativa correta: (A) Quito (2.851 m) (I) 101 °C (B) Monte Everest ( 8.882 m) (II) 90 °C (C) Mar Morto (-395 m) (III) 71 °C (D) Brasília (1.152 m) (IV) 96 °C a) AI - BII - CIII - DIV b) AII - BIII - CI - DIV c) AIII - BII - CI - DIV d) AII - BIII - CIV - DI e) AIV - BIII - CI - DII 15) A sobrefusão é o fenômeno no qual: a) o corpo se encontra no estado líquido a uma temperatura superior à de solidificação. b) o corpo se encontra no estado sólido a uma temperatura superior à de solidificação. c) o corpo se encontra no estado líquido a uma temperatura inferior à de solidificação. d) o corpo se encontra no estado sólido a uma temperatura inferior à de solidificação. e) o corpo se encontra no estado gasoso a uma temperatura inferior à de solidificação. 16) Um dos processos de transformação do estado líquido para o estado gasoso chama-se evaporação. Esse processo é natural e pode ser considerado um caso particular de vaporização. Os fatos a seguir estão relacionados com a evaporação e/ou com o

aumento da velocidade de evaporação, exceto: a) a água contida numa moringa de barro é mais fria que a água contida numa moringa de louça. b) uma roupa molhada seca mais depressa num dia quente que num dia frio, em iguais condições de umidade do ar. c) uma roupa molhada seca mais depressa num dia seco que num dia úmido. d) num dia de vento sentimos frio ao sair de uma piscina com o corpo molhado. e) ao tocarmos uma peça de metal e outra de isopor, num dia frio, sentimos que o metal está mais frio que o isopor. 17) Uma amostra de gás perfeito ocupa um recipiente de 10,0 L à pressão de 1,5 atm. Essa amostra foi transferida para outro recipiente de 15,0 litros, mantendo a mesma temperatura. Qual a nova pressão dessa amostra de gás? 18) Determinada massa de gás perfeito sobre uma transformação isométrica. A pressão inicial vale 4,0 atm e a temperatura inicial é de 47 °C. Se a temperatura final é de 127 °C, qual é o valor da pressão final? 19) Certa massa de gás ideal sofre uma compressão isotérmica muito lenta, passando de um estado A para um estado B. As figuras representam diagramas TP e TV, sendo T a temperatura absoluta, V o volume e P a pressão do gás. Nesses diagramas, a transformação descrita acima só pode corresponder às curvas

a) I e IV. b) II e V. c) III e IV.

d) I e VI. e) III e VI. 20) Um congelador doméstico (freezer) está regulado para manter a temperatura de seu interior a -18 °C. Sendo a temperatura ambiente igual a 27 °C (ou seja, 300 K), o congelador é aberto e, pouco depois, fechado novamente. Suponha que o freezer tenha boa vedação e que tenha ficado aberto o tempo necessário para o ar em seu interior ser trocado por ar ambiente. Quando a temperatura do ar no freezer voltar a atingir -18 °C, a pressão em seu interior será: a) cerca de 150% da pressão atmosférica. b) cerca de 118% da pressão atmosférica. c) igual à pressão atmosférica. d) cerca de 85% da pressão atmosférica. e) cerca de 67% da pressão atmosférica. 21) Você já deve ter notado que, ao esfregar as mãos durante algum tempo, elas ficam mais quentes. Isso ocorre porque: a) aumenta a circulação do sangue, elevando a produção de calor. b) o movimento das mãos pode alterar a temperatura do ambiente, devido ao atrito das mãos com o ar. c) o trabalho mecânico realizado pelas forças de atrito existentes entre as mãos se transforma em energia térmica, aumentando sua temperatura. d) durante o movimento, as mãos absorvem energia térmica do ambiente, o que aumenta sua temperatura. e) a diferença de polaridade existente entre a mão direita e a mão esquerda provoca um aquecimento em ambas. 22) Dos itens citados a seguir, qual é condição obrigatória para que um gás realize trabalho? a) Variação na pressão do gás. b) Variação no volume do gás. c) Variação na temperatura do gás. d) Recebimento de calor do meio externo. e) Ocorrência de uma reação de desintegração nuclear no

gás, acompanhada de liberação de energia térmica. 23) Um gás perfeito sofre uma expansão isotérmica ao receber do ambiente 250 J de energia em forma de calor. Qual o trabalho realizado pelo gás e qual sua variação de energia interna? 24) Em um refrigerador ideal, o dissipador de calor (serpentina traseira) transferiu 5,0 · 105J de energia térmica para o meio ambiente, enquanto o compressor produziu 3,0 · 105J de trabalho sobre o fluido refrigerante. Calcule: a) a quantidade de calor retirada da câmara interna; b) o rendimento do sistema de refrigeração.

25) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima no inverno anterior foi de 60 °C. Qual o valor dessa diferença na escala Fahreheit? a) 108 °F b) 60 °F c) 140 °F d) 33 °F e) 92 °F 26) Com respeito a temperatura, assinale a afirmativa mais correta:

a) A escala Celsius é utilizada em todos os países do mundo e é uma escala absoluta. A escala Kelvin só é usada em alguns países por isso é relativa. b) A Kelvin é uma escala absoluta, pois trata do estado de agitação das moléculas, e é usada em quase todos os países do mundo. c) A escala Celsius é uma escala relativa e representa, realmente, a agitação das moléculas. d) As escalas Celsius e Kelvin referem-se ao mesmo tipo de medida e só diferem de um valor constante e igual a 273. e) A escala Celsius é relativa ao ponto de fusão do gelo e de vapor da água e o intervalo é dividido em noventa e nove partes iguais. 27) Aquece-se certa quantidade de água. A temperatura em que irá ferver depende da: a) temperatura inicial da água. b) massa da água. c) pressão ambiente. d) rapidez com que o calor é fornecido. e) quantidade total do calor fornecido. 28) Ao derramarmos éter sobre a pele, sentimos uma sensação de resfriamento em conseqüência de: a) o éter contrair os pêlos, proporcionando a sensação de resfriamento. b) o éter penetrar nos poros, congelando imediatamente os vasos sangüíneos. c) o éter, por ser líquido, encontrar-se a uma temperatura inferior à da pele. d) o éter limpar a pele, permitindo maior troca de calor com o ambiente. e) a pele fornecer ao éter a energia responsável por sua mudança de fase. 29) Considere as seguintes afirmativas: I. Um copo de água gelada apresenta gotículas de água em sua volta porque a temperatura da parede do copo é menor que a temperatura de orvalho do ar ambiente; II. A névoa (chamada por alguns de "vapor") que sai do

bico de uma chaleira com água quente é tanto mais perceptível quanto menor for a temperatura ambiente; III. Ao se fechar um "freezer", se sua vedação fosse perfeita, não permitindo a entrada e a saída de ar de seu interior, a pressão interna ficaria inferior à pressão do ar ambiente. a) todas são corretas. b) somente I e II são corretas. c) somente II e III são corretas. d) somente I e III são corretas. e) nenhuma delas é correta. 30) Durante um passeio em outro país, um médico, percebendo que seu filho está “quente”, utiliza um termômetro com escala Fahrenheit para medir sua temperatura. O termômetro, após o equilíbrio térmico, registra 98,6 ºF. O médico, então, a) deve correr urgente para o hospital mais próximo, o garoto está mal, 49,3 ºC. b) não se preocupa, ele está com 37 ºC, manda o garoto brincar e mais tarde mede novamente sua temperatura. c) fica preocupado, ele está com 40 ºC, então lhe dá para ingerir uns quatro comprimidos de antitérmico. d) faz os cálculos e descobre que o garoto está com 32,8 ºC. e) fica preocupado, ele está com 39 ºC, dá um antitérmico ao garoto e o coloca na cama sob cobertores. 31) Um pesquisador, ao realizar a leitura da temperatura de um determinado sistema, obteve o valor –450. Considerando as escalas usuais (Celsius, Fahrenheit e Kelvin), podemos afirmar que o termômetro utilizado certamente NÃO poderia estar graduado: a) apenas na escala Celsius. b) apenas na escala Fahrenheit. c) apenas na escala Kelvin. d) nas escalas Celsius e Kelvin. e) nas escalas Fahrenheit e Kelvin.

32) Mergulham-se dois termômetros na água: um graduado na escala Celsius e o outro na Fahrenheit. Espera-se o equilíbrio térmico e nota-se que a diferença entre as leituras nos dois termômetros é igual a 92. A temperatura da água valerá, portanto: a) 28 ºC; 120 ºF b) 32 ºC; 124 ºF c) 60 ºC; 152 ºF d) 75 ºC; 167 ºF e) 92 ºC; 184 ºF 33) A antiga escala Reaumür adotava 0 ºRe e 80 ºRe para os pontos fixos fundamentais (pontos do gelo e do vapor). A que temperatura as escalas Reaumür e Fahrenheit fornecem leituras iguais? a) 18,4 ºF b) –25,6 ºF c) –14,3 ºF d) –20,4 ºF e) nenhuma das respostas. 34) Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor −20 ºX para a temperatura de fusão do gelo e 120 ºX para a temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. A temperatura em que a escala X dá a mesma indicação que a Celsius é a) 80 b) 70 c) 50 d) 30 e) 10