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Termotria: Escalas de Temperatura
- 1. Colégio Estadual São Paulo Apóstolo - EFM Prof. Cleiton 2° ano - Ensino Médio 1° Trimestre - 2015
- 2. 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. 2
- 3. 3 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
- 4. 4 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.
- 5. 5 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).
- 6. 6 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.
- 7. 7 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.
- 8. 8 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.
- 9. 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
- 10. 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 baixoMeio baixocima baixoMeio − −
- 11. EQUAÇÕES DE CONVERSÃO – continuação: °−° °− 0100 0TC °−° °− = 32212 32TF 273373 273 − − = TK 100 °C 212 °F 373 K 273 K32 °F0 °C TC TF TK
- 13. Exemplo 1 01 – (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 TC 9 32− = TF Passando de Celsius para Fahrenheit: 9 32 3,7 − = TF 9 32 5 5,36 − = TF 7,6532 =−TF 327,65 +=TF FTF °= 7,97 Passando de Celsius para Kelvin: 5 273 5 − = TKTC 5 273 5 5,36 − = TK 5,36273 =−TK 5,36273+=TK KTK 5,309= Abacate com leite !!!
- 14. Uma ilusão de óptica
- 15. 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 90 9 32− = TF 18 9 32− = TF TF – 32 = 162 TF = 162 + 32 TF = 194 °F Banana com farinha !!! 9 32 5 − = TFTC x +
- 16. Mais ilusões de óptica
- 17. 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 13 5 = TC9 32 5 − = TFTC
- 19. Exemplo 4 A temperatura de determinada substância é 50°F. A temperatura absoluta dessa substância, em kelvin, é a) 343 b) 283 c) 263 d) 323 e) 273 Pensando !!!! Pela equação de conversão temos: 5 273 9 32 5 − = − = TKTFTC 5 273−TK = − 9 32TF = − 9 3250 5 273−TK = 9 18 5 273−TK =2 5 273−TK 10273 =−TK 27310 +=TK KTK 283= Baião de dois com churrasco !!!
- 21. 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 5 273−TK =−196 273−TK 273196 +−=TK KTK 77= Açaí com torresmo !!! 273−TK 196−=
- 23. Exemplo 6 Quando 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 TC 6,3− CTC °−= 18 M ocotó com farinha e pim enta !!! 9 32 5 − = TFTC
- 25. 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 TC 9 32172 − = 5 TC 9 140 = 5 TC 15,6 TC = 78 °C Pão com ovo !!!