termometria
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Física III Professor Viriato IFPETRANSCRIPT
Técnico Integrado
Módulo: 3 – Manhã
Física 3 Termometria
Prof. Viriato Guia de Estudos 4
Termometria – Guia 3
1. Introdução:
Termologia é o ramo da física em que são estudados os fenômenos relacionados especifi-camente com a energia térmica. São investigados os processos e métodos de medição
da temperatura, as diversas formas e processos de transferência de calor e efeitos do calor sobre as pro-priedades mecânicas dos corpos.
Energia Térmica é a energia cinética associ-ada às agitações das partículas constituintes de um sistema.
Calor é a energia térmica em trânsito que pode transferir-se de um corpo para outro.
Por volta do século XVIII, alguns estudiosos ideali-zaram um modelo para a representação das partículas componentes de um corpo. Nesse modelo, as partícu-las constituintes de um corpo sólido são representadas por pequenas esferas, ligadas entre si por molas.
Temperatura é (do ponto de vista microscó-pico) o número que mede o grau de agitação das partículas de um corpo. Macroscopicamente está relacionada à sensação de quente ou frio, aumento da altura da coluna de mercúrio de um termômetro, variação da cor de um corpo etc.
2. Termometria:
Termômetro é um dispositivo utilizado para me-dir temperatura. Grandeza termométrica é a que varia com a temperatura. Por exemplo, a altura da coluna de mercúrio, a cor de um sólido, a pressão de um gás, resistência de um condutor etc. Substância termométrica é a substância usada pelo termômetro. Por exemplo: álcool, mercúrio etc.
Equação termométrica é a correspondência que existe entre a grandeza termométrica x
qualquer e a temperatura a ela associada.
baG
Sendo a grandeza termométrica a altura de uma colu-
na de mercúrio, a equação termométrica será:
bah
Escalas termométricas Chamamos a um conjunto de valores de
temperaturas correspondentes a certos estados térmicos preestabelecidos, denominados pontos fixos da escala. Esses estados térmicos são, em geral, sob pressão normal, o ponto de fusão do gelo e o de ebulição da água.
Nota: Em 1954, foi determinado pelos representantes da
comunidade científica o uso de apenas um ponto fixo: O ponto triplo da água (temperatura em que a água
se apresenta, em equilíbrio, nos três estados físicos:
sólido, líquido e vapor).
Fórmula de conversão entre as escalas: Celsi-
us, Fahrenheit e Kelvin.
Para o primeiro ponto fixo foram atribuídos os valores: 0, 32 e 273 para as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, respectivamente.
Para o segundo ponto fixo foram atribuídos os
valores: 100, 212 e 373 para as escalas Cel-sius, Fahrenheit e Kelvin, respectivamente.
Fazendo a proporção entre as variações de tempera-tura, temos:
273373
273
32212
32
0100
0
TFC
100
273
180
32
100
TFC
5
273
9
32
5
TFC
A equação dada acima permite descobrir o número da
temperatura de uma escala, a partir do número da mesma temperatura em outra escala.
Teoricamente não existe limite superior para a tempe-
ratura, isto é, não podemos definir qual é a temperatura mais alta possível. A temperatura no interior das estre-las pode atingir trilhões de graus. Contudo é possível demonstrar que existe um limite inferior, isto é, existe um estado térmico mais frio que qualquer outro. A esse limite inferior de temperatura damos o nome zero ab-soluto. A escala Kelvin também é chamada de escala absoluta de temperatura.
Termômetro de mercúrio Substância termométrica = Mercúrio Grandeza termométrica= Altura da
coluna
Anotações
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A partir do mesmo raciocínio usado acima, a relação entre a variação de temperatura e as escalas termomé-tricas.
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TFC
EXERCÍCIOS GERAIS
01. Analise as proposições:
I II 0 0 O calor flui do corpo de maior quantidade de ca-
lor para o de menor quantidade de calor.
1 1 Dois corpos em equilíbrio térmico um com o
outro estão, também, em equilíbrio térmico
com qualquer terceiro corpo.
2 2 A temperatura de um gás é uma indicação do
estado de agitação de suas moléculas.
3 3 Calor é energia em trânsito entre corpos a tem-
peraturas diferentes.
4 4 O sentido da transmissão de calor entre dois
corpos depende de suas densidades.
02. (FATEC – SP) Calor é a energia que se transfere de
um corpo para outro em determinada condição. Para
esta transferência de energia, é necessário que:
a) Entre os dois corpos exista vácuo; b) Entre os dois corpos exista contato mecânico rígi-
do;
c) Entre os corpos exista ar ou um gás qualquer;
d) Entre os corpos exista uma diferença de temperatu-
ra.
03. Num termômetro de tubo de vidro, a coluna de mercú-
rio tem altura de 2 cm no ponto do gelo e altura 22 cm no ponto do vapor.
a) Determine a função termométrica deste termôme-
tro para a escala Celsius.
b) Qual a temperatura, em °C, correspondente a uma
altura igual a 15 cm?
c) Qual a altura da coluna de mercúrio, em cm, cor-
respondente à temperatura de 80 °C?
04. Um termômetro elétrico tem sua resistência elétrica R
variando linearmente em função da temperatura. No
ponto do gelo a resistência elétrica tem valor 250 e
no ponto do vapor 750 . a) Qual é a função termométrica deste termômetro
na escala Celsius?
b) Para uma resistência elétrica de 400 , qual será a temperatura indicada pelo termômetro?
05. Complete a tabela abaixo com as temperaturas corres-
pondentes nas escalas Celsius e Fahrenheit.
06. Uma escala arbitrária de temperaturas adota os valores
–20 °X no ponto do gelo e 180 °X no ponto do vapor.
Determine:
a) a relação de conversão entre as escalas X e Celsi-
us;
b) a temperatura, em °X, correspondente a 60 °C.
07. (Vunesp – SP) Sêmem bovino para inseminação artifi-
cial é conservado em nitrogênio líquido que, à pressão
normal, tem temperatura de 78 K. Calcule essa tempe-
ratura em:
a) graus Celsius (°C); b) graus Fahrenheit (°F).
08. A temperatura de um ser humano pode variar no inter-
valo de 35 °C a 42 °C. Expresse essa variação de
temperatura : a) em graus Fahrenheit;
b) em Kelvin.
09. (UFAC) A temperatura de um paciente é 104 °F; a sua temperatura na escala Celsius será de:
a) 62 °C b) 40 °C c) 35 °C
d) 27 °C e) 25 °C
10. (Faap – SP) Num país da América Central, os termô-metros marcaram aproximadamente 95 °F, num de-
terminado dia . Na escala Celsius esta temperatura
corresponderia a:
a) 33 °C b) 31 °C c) 35 °C
d) 37 °C e) 39 °C
11. (UEBA) Estando nos EUA, uma pessoa foi informada
de que a temperatura local era de 47 °F. Qual é o valor
correspondente na escala Celsius?
a) 20 °C b) 8,3 °C c) –8,3 °C
d) –20 °C e) 0 °C
12. (Mackenzie – SP) Certo dia, numa localidade do pla-
neta, foi registrada uma temperatura cuja indicação na
escala Celsius correspondia a 1/3 da respectiva indi-
cação na escala Fahrenheit. Tal temperatura foi:
a) 26,7 °F b) 41,8 °C c) 41,8 °F
d) 80 °C e) 80 °F
13. (PUC – PR) Dois termômetros graduados em Celsius e
Fahrenheit medem simultaneamente a temperatura de um vaso com água quente. Se os termômetros acusam
uma diferença de 50 °C na leitura, qual a temperatura,
em °C, da água?
a) 20 °C b) 22,5 °C c) 25 °C
d) 27,5 °C e) 30 °C
14. (U. E. Londrina – PR) Uma escala de temperatura
arbitrária X está relacionada com a escala Celsius,
conforme o gráfico abaixo. As temperaturas de fusão
do gelo e ebulição da água, sob pressão normal, na es-
cala X são, respectivamente:
a) –60 e 250 b) –100 e 200
c) –150 e 350
d) –160 e 400
e) –200 e 300
°C 30 150
°F 68 104
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15. (Mackezie – SP) Ao nível do mar, mediante dois ter-
mômetros, um graduado na escala Celsius e outro na escala Fahrenheit, determinamos a temperatura de cer-
ta massa de água líquida. A diferença entre as leituras
dos dois termômetros é 100. A temperatura dessa mas-
sa de água na escala Kelvin é:
a) 85 K b) 108 K c) 273 K
d) 358 K e) 438 K
16. (ITA – SP) O verão de 1994 foi particularmente quen-
te nos EUA. A diferença entre a máxima temperatura
do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60 °C.
Qual o valor desta diferença na escala Fahrenheit?
a) 108 °F b) 60 °F c) 140 °F d) 33 °F
e) 92 °F
17. (U. F. Uberlândia – MG) A temperatura normal do
corpo humano é, em média, de 36 °C. Se uma pessoa
está com 39 °C, qual a sua variação de temperatura na
escala Kelvin?
a) 348 K b) 312 K c) 234 K
d) 39 K e) 3 K
18. (UFPB) Uma determinada cerâmica não apresenta
qualquer propriedade notável à temperatura ambiente
(20 °C). Entretanto, quando sua temperatura sofre uma
redução de 200 K, exibe o extraordinário fenômeno da
supercondutividade. Essa redução, em graus centígra-dos, corresponde a:
a) 23 b) 73 c) 200
d) 53 e) 453
19. (MACK – SP) Um termômetro regular encontra-se primeiramente em equilíbrio térmico com o gelo fun-
dente sob pressão normal e depois em equilíbrio tér-
mico com vapor de água sob pressão normal. No pri-
meiro caso, a coluna de mercúrio tem altura h e, no
segundo, tem altura 9h/2. Quando esse termômetro
marcar 50 °C, determine a altura da coluna de mercú-
rio.
20. O diagrama mostra a relação entre duas escalas ter-
mométricas A e B. Determine a função A = f(B).
21. (PUCCAMP – SP) Dois termômetros, um Celsius correto e um Fahrenheit incorreto, são colocados dentro de um mesmo líquido. Se o termômetro Celsius acusar 40 °C e o Fahrenheit 109,2 °F, o erro percentual cometido na medida pelo termômetro Fahrenheit é de: a) 5,0%. b) 5,2%. c) 8,4%.
d) 72%. e) 104%.
22. A menor temperatura até hoje registrada na su-
perfície da Terra ocorreu em 21 de junho de 1983 na estação russa de Vostok, na Antártida, e seu valor foi de –89 °C. Na escala Kelvin, que valor essa temperatura assumiria?
23. Um professor de Física inventou uma escala
termométrica que chamou de escala X. Compa-rando-a com a escala Celsius, ele observou que –4 °X correspondiam a 20 °C, e 44 °X equivaliam a 80 °C. Que valores essa escala X assinalaria para os pontos fixos fundamentais?
Gabarito:
01. FFVVF
02. d
03. a) = 5h – 10(°C, cm)
b) = 65 °C
c) h = 18 cm
04. a) ),(5
250
C
R
b) 30 °C
05. 20 °C; 86 °F; 40 °C; 302 °F
06. a) 2
20
X
C
b) °X = 100 °C
07. a) –195 °C;
b) –319 °C
08. a) 12,6 °F
b) 7 K
09. b
10. c
11. b
12. e
13. b
14. C
15. d
16. A
17. e
18. c
19. 11h/4
20. A = 2B +20.
21. b.
22. 184.
23. –20°X e 60 °X..