FSICA PROFESSOR JAIRO GOMES TERMOMETRIA CONCEITOS BSICOS A

FÍSICA PROFESSOR JAIRO GOMES

TERMOMETRIA

CONCEITOS BÁSICOS A Termologia é a parte da Física que estuda o calor e todos os fenômenos térmicos. Termometria é a parte da Termologia que estuda a temperatura e suas medidas. Calor é energia térmica em trânsito, ou seja, é energia térmica que se transfere de um corpo de maior temperatura para um outro de menor temperatura.

Temperatura é o grau das agitações das moléculas contidas num corpo. Energia térmica é a soma das energias cinéticas das moléculas de um corpo. A energia térmica de um corpo depende da sua temperatura e da sua massa. Quando dois ou mais corpos possuem a mesma temperatura, eles estão em Equilíbrio Térmico.

“Os corpos não possuem calor, possuem energia térmica”

MEDINDO TEMPERATURA Para medir a temperatura de um corpo é necessário o uso de termômetro. Na construção de termômetros, adota-se escalas termométricas, as principais escalas termométricas são as escalas CELSIUS, FAHRENHEIT E KELVIN (conhecida como escala ABSOLUTA). As escalas termométricas possuem 2 pontos importantes, denominados de pontos fixos fundamentais, são os pontos de gelo ( PG ) e o ponto de vapor de água ( PV ).

PONTO DE VAPOR - Este ponto corresponde a temperatura da água que está se transformando em vapor sob pressão normal. PONTO DE GELO - Ponto correspondente a temperatura do gelo que está se transformando em água.

ESCALA CELSIUS ESCALA FAHRENHEIT ESCALA KELVIN PV = 100 o C PV = 212 o F PV = 373 K PG = 0 o C PG = 32 o F PG = 273 K

Celsius Fahrenheit Kelvin 100 o C TC 0 o C 212 o F TF 32 o F Tc - 0 100 - 0 TF - 32 TK - 273 = = 212 - 32 373 - 273 373 K Tc 100 TF - 32 TK - 273 = = 180 100 Tc 5 TF - 32 TK - 273 = = 9 5 TK 273 K Tc 5 TF - 32 = 9 TC = TK - 273

EXERCÍCIO

1. A temperatura normal do corpo humano é de 36 o C. Qual é o valor dessa temperatura expressa nas escalas Kelvin e Fahrenheit ? Solução: TC = TK - 273 36 + 273 = Tk 309 = Tk Tk = 309 kelvins 309 K e 96, 8 o F TF - 32 Tc = 5 9 36 5 TF - 32 = 9 324 = 5 TF - 160 324 + 160 = 5 TF 484 / 5 = TF 96, 8 = TF TF = 96, 8 o F

2. 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 de 1 atm. Qual é esta temperatura na escala Celsius? Solução: TF - 32 = 9 Tc 5 TC 5 = 0 - 32 9 9 Tc = - 160 9 TC = - 17, 7 o C

3. A diferença entre as indicações de um termômetro na escala Fahrenheit e de um termômetro na escala Celsius para um mesmo estado térmico é 64 graus. Qual a indicação dos Solução: dois termômetros? 40 o C e 104 o F TF - TC = 64 então TF = 64 + TC Tc 5 TF - 32 = 9 = = 64 + TC - 32 9 TC + 32 9 9 TC = 5 TC + 160 9 TC - 5 TC = 160 4 TC = 160 / 4 TC = 40 o C TF = 64 + TC TF = 64 + 40 TF = 104 o F

4. A altura h da coluna capilar de um termômetro mede 4 cm a 10 o C e 16 cm a 50 o C. Qual a altura h, em cm, quando a temperatura atingir 0 o C? Solução: H 4 -h = 16 - h T 16 cm 5 Oo C 4 cm 1 Oo C h Oo C 10 - 0 50 - 0 4 -h = 16 - h 10 50 50 (4 – h) = 10 (16 - h) 5 (4 – h) = 1 (16 - h) 20 – 5 h = 16 - h – 5 h + h = 16 - 20 – 4 h = – 4 h = 1 cm

5. Considere uma escala termométrica X tal que, sob pressão normal, ao ponto de fusão do gelo faça corresponder o valor -20° X e ao ponto de ebulição da água o valor 180° X. Uma queda de temperatura de 5° C corresponde a quantos graus na escala? Solução: x 5 = o. X o. C 180 – (– 20) 100 – 0 180 100 5 x = 100 180 + 20 x 5 x=? 5 o C = 100 200 100 x = 1000 - 20 Oo C 100 x = 1000 (: 100) x = 10º X

6. Certa escala termométrica adota os valores -20 o E e 280 o E, respectivamente, para os pontos de fusão de gelo e ebulição da água, sob pressão de 1 atm. Determine a fórmula de conversão entre essa escala e a escala Celsius. Solução: E 280º E TE - 20º E C 100 o C TC Oo C TE – (– 20) = 280 – (– 20) TE + 20 280 + 20 TE + 20 300 TE + 20 = = = TC – 0 100 – 0 TC 100 TC 1 3 TE + 20 = 3 TC TE = 3 TC - 20

7. No dia 1° de janeiro de 1997, Chicago amanheceu com a temperatura de 5º F. Calcule o valor dessa temperatura na escala Celsius. Solução: Tc 5 TC 5 TF - 32 = 9 = = = 5 - 32 9 - 27 9 -3 1 TC = - 15º C