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07/09/11

TERMOLOGIA

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O que vem a ser termologia? O que ela estuda? Termologia é a parte da física que estuda o calor, ou seja, ela estuda as manifestações dos tipos de energia que de qualquer forma produzem variação de temperatura, aquecimento ou resfriamento, ou mesmo a mudança de estado físico da matéria, quando ela recebe ou perde calor. A termologia estuda de que forma esse calor pode ser trocado entre os corpos, bem como as características de cada processo de troca de calor, são essas as formas de transferências de calor:

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Temperatura

Iniciamos o estudo da termologia com o conceito de temperatura. A temperatura é a grandeza física que nos possibilita entender as sensações de quente e frio. Temperatura está associada ao estado de agitação das moléculas de um corpo.A temperatura pode ser entendida como sendo um valor numérico que expressa o estado de agitação térmica de um corpo ou substância. Logo, quanto maior a energia cinética das partículas de um corpo, maior será sua temperatura.

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MEDIDA DA TEMPERATURA

O instrumento usual para monitorar variações na temperatura do ar é o termômetro. Talvez o mais comum seja o termômetro composto de um tubo graduado com líquido (normalmente, mercúrio ou álcool). Quando o ar se aquece, o líquido se expande e sobe no tubo; quando o ar se esfria, o líquido se contrai e desce.

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Termômetro de GalileuO termômetro de Galileu é um t ermômetro que leva o nome do físico italiano Galileu Galilei pela sua descoberta de que a densidade de um líquido, e logo também a força de impulsão por este exercida, depende da temperatura.

O termômetro de Galileu consiste numa coluna de vidro cheia de um líquido onde se encontram imersos pequenos globos de vidro cheios do mesmo líquido. A densidade efetiva de cada globo é ajustada usando diferentes quantidades de líquido. Deste modo quando a temperatura ambiente é superior a um dado valor, apresentado numa pequena placa que pende do globo, este flutua no cimo da coluna, caso contrário desce até ao fundo da coluna. Portanto pode estimar-se a temperatura ambiente verificando qual a temperatura máxima indicada pelos globos que flutuam junto ao cimo da coluna. Nestes termômetros, usados sobretudo como decoração, é comum usarem-se por razões puramente estéticas colorantes de diferentes cores dentro dos globos.

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TEMPERATURAS Antes do invento dos termômetros, media – se as temperaturas apenas pelo tato, o que só podia ser feito se as temperaturas não fossem muito diferentes do nosso corpo. Se tocarmos corpos muito frios ou muito quentes teremos sensações desagradáveis.

Pelo tato podemos avaliar apenas se a temperatura de um corpo é alta ou baixa. Além disso dependendo das condições em que vamos realizar as medidas, podemos ter uma falsa sensação térmica,pois nosso tato não é confiável.

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EQUILÍBRIO TÉRMICOSe colocarmos um objeto quente próximo a um frio, logo os dois estarão na mesma temperatura, ou seja, o calor é transferido do objeto com temperatura maior para o objeto com temperatura menor. Um exemplo desse fenômeno de transferência térmica é quando misturamos café quente com leite frio. Você pode perceber que ao realizar essa mistura, a temperatura dos dois líquidos tende a se igualar até que fique igual, daí o porquê da mistura ficar morna. A explicação científica é o Equilíbrio Térmico. Ao misturarmos o leite com o café, a reação de transferência tem início, no início ainda podemos sentir o calor do café em meio ao líquido, mas bastam apenas alguns segundos para a temperatura se modificar. O fluxo de calor se move rapidamente até chegar ao equilíbrio térmico.

Os calorímetros são usados para medir a variação de temperatura em sistemas químicos.

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TERMÔMETROS E AS ESCALASPontos fixos

Para a graduação das escalas, foram escolhidos, para pontos fixos, dois termômetros que se reproduzem sempre nas mesmas condições: a fusão do gelo e a ebulição da água, ambos sob pressão normal.

1.° ponto fixo: corresponde à temperatura de fusão do gelo; é chamado ponto do gelo.

2.° ponto fixo: corresponde à temperatura de ebulição da água; é chamado ponto do vapor.

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Ponto de fusão e ebulição da águaA água em pressão de 1 atm, congela a esses valores. 0°C32°F273KA água nesse valores com pressão de 1 atm evapora nesses valores. 100°C212°F373 K

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ESCALAS Celsius Fahrenheit Kelvin

Ponto de ebulição 100 212 373

Ponto de fusão 0 32 273

Nº de divisões entre os pontos fixos 100 180 100

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TIPOS DE ESCALAS TERMÔMETRICAS

As mais usadas são:

Escala Celsius

Escala fahrenheit

Escala Kelvin

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Escala Celsius A Escala Celsius é a mais comum entre todas, foi criada em 1742 pelo astrônomo sueco Anders Celsius. Ele estabeleceu pontos fixos da sua escala como sendo os pontos de fusão do gelo e de ebulição da água, ou seja, 0° para o ponto de fusão de gelo e 100° para o ponto de ebulição da água.

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Escala Fahrenheit

Daniel Gabriel Fahrenheit, o inventor do termômetro de mercúrio, foi o inventor dessa escala por volta dos anos de 1742. Ele em seus estudos obteve uma temperatura de 32°F para uma mistura de água e gelo, e uma temperatura de 212°F para a água fervente. Assim, na escala Fahrenheit a água vira gelo a uma temperatura de 32°F e ferve a uma temperatura de 212°F. É a escala mais utilizada nos países de língua inglesa.

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Escala Kelvin e o zero absoluto Como a temperatura de um corpo está relacionada com o grau de agitação de suas moléculas, podemos dizer que as escalas Celsius e Fahrenheit são relativas, uma vez que elas não atribuem o valor zero ao estado de agitação molecular mais baixo.

A temperatura está relacionada à energia de movimento das moléculas de um corpo; assim, ao diminuirmos sua temperatura, suas moléculas ficam mais lentas. Podemos imaginar um estado em que todas as moléculas estão paradas, ou seja, agitação térmica nula correspondendo à temperatura zero, a qual denominamos zero absoluto.

O físico irlandês, Willian Thomson, que recebeu o título de nobreza lorde Kelvin, estabeleceu, em 1848, uma escala absoluta, a chamada Escala Kelvin.

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FÓRMULAS DE CONVERSÃO ENTRE ESCALAS

C = K - 273 K = C + 273

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É toda função que relaciona biunivocamente, a medida da temperatura com a de uma grandeza física termométrica. Portanto, pode-se relacionar a temperatura de um corpo ou substância, com a sua pressão, com o seu volume, etc.

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Y -15 = t – 40

75 – 15 100 - 40