TERMOLOGIA Prof Zeca Carvalho TERMOLOGIA Termo logia Temperatura

TERMOLOGIA Prof. Zeca Carvalho

TERMOLOGIA Termo + logia Temperatura Estudo Ramo da Física que estuda os fenômenos relacionados ao aquecimento e resfriamento dos corpos.

Conceito fundamental de temperatura O valor da temperatura está associada ao nível de agitação das partículas de um corpo. Portanto quanto maior a temperatura maior o estado de agitação. Menor temperatura Maior temperatura

“CALOR” (POPULAR) Conforto ou Desconforto Térmico

Calor Energia em trânsito que se transfere de um corpo para outro, quando entre eles existir uma diferença de temperatura, até atingir o equilíbrio térmico (temperaturas iguais).

Equilíbrio Térmico: Ocorre quando a temperatura dos corpos se igualam, ou seja, possuem o mesmo valor.

Termômetros: São os instrumentos usados na determinação da temperatura de um corpo. Um termômetro comum deve ter, uma substância termométrica que varia seu volume ao sofrer alguma variação de temperatura, como o mercúrio por exemplo, e uma escala que registrará o valor correspondente da temperatura. Termômetros para ambientes Termômetros industriais Termômetro clinico

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

Escalas termométricas Atualmente temos três escalas importantes em uso: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Escala Celsius: Foi uma escala construída, tomando-se como referência a temperatura do gelo fundente como primeiro ponto fixo e a temperatura do vapor d´água em ebulição como segundo ponto fixo, atribuindo para estes dois pontos os valores 00 C e 1000 C respectivamente. (Anders Celsius, 1701 - 1744 )

Escala Fahrenheit: Existem várias versões para a construção da escala Fahrenheit, mas nenhuma delas confirmada. Porém sabemos que nesta escala o ponto de gelo fundente e o vapor d´água em ebulição são registradas com os valores 320 F e 2120 F. Daniel Gabriel Fahrenheit (1686– 1736)

Escala Kelvin É a escala oficial do Sistema Internacional admitida para a temperatura termodinâmica, onde o valor correspondente ao gelo fundente é 273, 15 K e para o vapor d´água em ebulição é 373, 15 K. É também chamada de escala absoluta ou científica pois define como 0 K (zero absoluto) a temperatura teórica em que as partículas que compõem um corpo estariam paralisadas. William Thomson (LORD KELVIN) (1824 – 1907)

ESCALAS TERMOMÉTRICA Toda escala de medida necessita de dois pontos fixos, que são valores de referência desta escala.

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

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

VARIAÇÃO ENTRE ESCALAS F C ΔTC 5 ═ T ΔTF ΔTK ═ 9 5

ZERO ABSOLUTO ESCALA KELVIN MENOR ESTADO TÉRMICO. PONTO DE ENERGIA MÍNIMA

CONSTRUÇÃO DE UMA ESCALA QUALQUER X X 2 X X 1 Y Y 2 Y Y 1

EXERCÍCIOS

1. A temperatura normal do corpo humano é de 36 o C. Qual é o valor dessa temperatura expressa nas escalas Kelvin e Fahrenheit ? 309 K e 96, 8 o F Solução: TC = TK - 273 36 + 273 = Tk 309 = Tk Tk = 309 K Tc 5 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. Determine a temperatura que, na escala Fahrenheit, é expressa por um número quatro vezes maior que o correspondente na escala Solução: Celsius. 58, 18 o F Se Tc = x então TF = 4 x Tc 5 x 5 = = TF - 32 9 4 x - 32 20 x – 160 = 9 x 20 x – 9 x = 160 11 x = 160 / 11 9 TF = 4 x TF = 4 ( 160 / 11) TF = 640 / 11 TF = 58, 18 o F

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 dois termômetros? Solução: 40 o C e 104 o F TF - TC = 64 então Tc 5 = = = TF = 64 + TC TC = 160 / 4 TF - 32 9 TC = 40 o C 64 + TC - 32 9 TC + 32 9 9 TC = 5 TC + 160 9 TC - 5 TC = 160 4 TC = 160 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? H 16 cm 4 cm T Solução: 5 Oo C 1 Oo C 4 -h 10 - 0 = 16 - h 4 -h 16 - h 50 - 0 = 10 50 50 (4 – h) = 10 (16 - h) h Oo C 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: o. X 180 x o. C = 180 – (– 20) 100 x 5 o C 100 – 0 = 180 + 20 x=? 5 x = 200 5 100 100 x = 1000 - 20 Oo C 100 x = 1000 x = 10º X (: 100)

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. TE – (– 20) Solução: E 280º E = 280 – (– 20) C TE + 20 100 o C 280 + 20 TE TC 300 TE + 20 3 - 20º E Oo C = = TC – 0 100 – 0 TC 100 = TC 1 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