Colégio Estadual São Paulo Apóstolo - EFM

Prof. Cleiton

2° ano - Ensino Médio

1° Trimestre - 2015

TERMOMETRIA

Temperatura: é o estado de agitação das moléculas de um corpo.

Equilíbrio Térmico: Quando dois corpos são colocados um em contato com o outro, após um certo tempo eles apresentam uma temperatura em comum, denominado estado de equilíbrio térmico.

OBS: O equilíbrio térmico se da sempre do corpo com temperatura maior para o corpo de menor temperatura.

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As substâncias em geral dilatam-se (aumentam de volume) quando sofrem aumento de temperatura.

Assim, uma barra de ferro, por exemplo, aumenta de comprimento quando colocada no fogo.

Do mesmo modo, o volume de gás contido num balão elástico aumenta quando cresce a temperatura.

A coluna de mercúrio contida num tubo sofre o mesmo efeito e aumenta de altura.

A propriedade que os corpos apresentam de mudar de volume, quando se modifica a temperatura, pode ser usada para medir temperaturas.

TEMPERATURA

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Os termômetros de mercúrio, muito comuns em laboratórios, clínicas médicas e mesmo em casa, funcionam baseados na dilatação do mercúrio.

Digamos, por exemplo, que precisamos medir a temperatura da água de um copo. Colocamos o termômetro dentro dele e aguardamos alguns minutos para que a água e o termômetro entrem em equilíbrio térmico.

A variação de temperatura, para mais ou para menos, sofrida pelo mercúrio vai fazer com que seu volume varie, para mais ou para menos. Com isso, ele sobe ou desce na escala de temperaturas, indicando o valor correto da temperatura. 

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Escala Celsius

No século XVII, o físico e astrônomo sueco Anders Celsius sugeriu que a temperatura de fusão do gelo, ao nível do mar, recebesse o valor arbitrário de 0 grau (hoje 0 grau Celsius), e que a temperatura de ebulição da água, também ao nível do mar, fosse fixada em 100 graus (100 graus Celsius, valor igualmente arbitrário).

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Escolhidos os pontos de fusão e ebulição da água, pode-se agora construir um termômetro calibrado na escala Celsius.

Para isso é necessário um tubo fino (tubo capilar) de vidro, com um reservatório para o mercúrio.

Coloca-se o conjunto num recipiente com gelo em fusão (que, portanto, está à temperatura de 0 grau Celsius), e, após alguns minutos, quando o mercúrio parar de descer, por entrar em equilíbrio térmico com a mistura água-gelo, faz-se uma marca para 0 grau Celsius.

Em seguida, coloca-se o tubo em água fervente (que na escala Celsius está a 100 graus) e faz-se uma marca para 100 graus Celsius.

A seguir divide-se o espaço entre as duas marcas em 100 partes e fecha-se o tubo.

O termômetro está pronto para ser usado. 

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Escala Fahrenheit

Na escala Fahrenheit, ainda em uso nos países de língua inglesa, ao 0 e ao 100 da escala Celsius correspondem respectivamente os números 32 e 212.

Assim, entre a temperatura de fusão do gelo e da ebulição da água, estão compreendidos 180º F.

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Escala Kelvin

Sabe-se que não há, teoricamente, um limite superior para a temperatura que um corpo pode alcançar.

Observa-se, entretanto, que existe um limite inferior. Os cientistas verificaram que é impossível reduzir a temperatura de qualquer substância a um valor inferior a -273,15 ºC (o zero absoluto).

O físico inglês lorde Kelvin propôs uma escala termométrica, que leva o seu nome. Tal escala tem origem no zero absoluto, usando como unidade de variação o grau Celsius. 

Na escala Kelvin, a temperatura de fusão do gelo corresponde a 273 K e a de ebulição da água, a 373 K.

ESCALAS DE TEMPERATURA

Escala Celsius

Escala Fahrenheit

Escala Kelvin

100 °C 212 °F 373 K

273 K32 °F0 °C

°C °F K

Ponto de

Fusão

Ponto de

Ebulição

Ponto de

Ebulição

Ponto de

Ebulição

Ponto de

Fusão

Ponto de

Fusão

EQUAÇÕES DE CONVERSÃO

273 K32 °F0 °C

TC TF TK

100 °C 212 °F 373 K

Macete: como as três escalas mostram a mesma temperatura ambiente, temos:

baixocima

baixoMeio

baixocima

baixoMeiobaixocima

baixoMeio

EQUAÇÕES DE CONVERSÃO – continuação:

0100

0TC

32212

32TF273373

273

TK

100 °C 212 °F 373 K

273 K32 °F0 °C

TC TF TK

Portanto:

Simplificando:

5

273

9

32

5

TKTFTC

100

273

180

32

100

TKTFTC

Mamão com açúcar !!!!

Exemplo 101 – (UFBA) A temperatura do corpo humano é de aproximadamente 36,5 °C. Qual a leitura que a escala Fahrenheit e Kelvin fornecem para essa mesma temperatura?

Pensando !!!!

Pela equação de conversão temos:

5

273

9

32

5

TKTFTC

5

TC9

32TF

Passando de Celsius para Fahrenheit:

9

323,7

TF

9

32

5

5,36 TF

7,6532TF

327,65 TF

FTF 7,97

Passando de Celsius para Kelvin:

5

273

5

TKTC

5

273

5

5,36 TK

5,36273TK

5,36273TK

KTK 5,309

Abacate com leite !!!

Uma ilusão de óptica

A temperatura normal de funcionamento do motor de um automóvel é 90ºC. Determine essa temperatura em Graus Fahrenheit.a)   90ºF b)   180ºF c)   194ºF d)   216ºF e)   –32ºF

Exemplo 2

5

909

32TF

189

32TF

TF – 32 = 162

TF = 162 + 32

TF = 194 °F

Banana com farin

ha !!!

9

32

5

TFTC

x

+

Mais ilusões de óptica

O tradutor, ao receber o manual de instruções com a frase: After that, check whether temperature has remained hot, about 149ºF, traduziu-a corretamente desta forma:“Após este tempo, verifique se a temperatura permaneceu quente, aproximadamente”:a)   45ºC. b)   55ºC. c)   65ºC. d)   76ºC. e)   78ºC.

Exemplo 3

5

TC

9

32149

9

117

TC= 65 °C

Café com biscoito !!!

5

TC

135

TC9

32

5

TFTC

Exemplo 4

A temperatura de determinada substância é 50°F. A temperatura absoluta dessa substância, em kelvin, éa)   343 b)   283 c)   263 d)   323 e)   273

Pensando !!!!

Pela equação de conversão temos:

5

273

9

32

5

TKTFTC

5

273TK9

32TF

9

32505

273TK

9

18

5

273TK

25

273TK

10273TK

27310TK

KTK 283Baião de dois com

churrasco !!!

Exemplo 5

Quando se deseja realizar experimentos a baixas temperaturas, é muito comum a utilização de nitrogênio líquido como refrigerante, pois seu ponto normal de ebulição é de - 196 ºC. Na escala Kelvin, esta temperatura vale:

a)  469 K b) 77 K c)   196 K d)   273 K e)100 K

Pela equação de conversão temos:

5

273

5

TKTC

5

196

5

273TK

196 273TK

273196TK

KTK 77Açaí com to

rresmo !!!

273TK 196

Exemplo 6Quando Fahrenheit definiu a escala termométrica que hoje leva o seu nome, o primeiro ponto fixo definido por ele, o 0ºF, corresponde à temperatura obtida ao se misturar uma porção de cloreto de amônia com três porções de neve, à pressão normal. Qual é, aproximadamente, esta temperatura na escala Celsius?a)   32° b)   273° c)   37,7° d)   –18° e) 17,7°

9

320

5

TC

9

32

5

TC

5

TC6,3

CTC 18M

ocotó

com

farin

ha e p

imenta

!!!

9

32

5

TFTC

Exemplo 7A fim de diminuir o risco de explosão durante um incêndio, os botijões de gás

possuem um pequeno pino com aspecto de parafuso, conhecido como plugue fusível. Uma vez que a temperatura do botijão chegue a 172ºF, a liga metálica desse dispositivo de segurança se funde, permitindo que o gás escape. Em termos de nossa escala habitual, o derretimento do plugue fusível ocorre, aproximadamente, a:

a)   342 ºC. b)   78ºC. c)   85ºC. d)   140ºC.  E) 113ºC.

9

32

5

TFTC

5

TC9

32172

5

TC9

140

5

TC 15,6

TC = 78 °C

Pão com ovo !!!