Termologia: revisão.

 Recomendações aos alunos.

* Leiam o texto com atenção.
* Assistam às aulas pelo CMSP, TV, vídeo aulas pela plataforma Stoodi.

* Façam pesquisas em livros didáticos ou pela internet.
* Identifiquem as atividades com o nome, série e n° de chamada ( se possível ), título da atividade e data de postagem no Blog.
* As atividades deverão ser enviadas para o e-mail: josecorreia@prof.educacao.sp.gov.br

* Data de entrega: até  03/11.

Olá pessoal! Que todos estejam bem.

Nessa semana vamos revisar o estudo de termologia (estudo da temperatura). Para isso vamos começar com os conceitos de temperatura, calor e equilíbrio térmico.

- TEMPERATURA: é a medida da energia cinética das moléculas de uma substância.

Quanto maior for a agitação das moléculas, maior será a temperatura da substância. E quanto menor a agitação molecular, menor a temperatura.

A temperatura é medida por termômetros, que podem ser graduados nas escalas Celsius (°C), Fahrenheit (°F) ou Kelvin (K)

- CALOR: é a energia térmica em trânsito entre corpos ou sistemas, devido a diferença de temperatura entre eles.

O fluxo de energia térmica passa do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.

Como calor é uma forma de energia, sua unidade de medida, segundo o S.I., é o joule (J), porém é muito comum o uso da caloria (cal) como unidade de medida de calor.

- EQUILÍBRIO TÉRMICO: ocorre quando corpos com temperaturas diferentes trocam calor entre si, até atingirem o equilíbrio térmico.

- ESCALAS TERMOMÉTRICAS.

As escalas termométricas são usadas para indicar a temperatura, ou seja, a energia cinética associada à movimentação das moléculas.

No Sistema Internacional de Unidades (SI) a temperatura pode ser medida em três escalas:

• Escala Celsius (°C)
• Escala Kelvin (K)
• Escala Fahrenheit (°F)

Como referência, elas utilizam os pontos de fusão (gelo) e ebulição (vapor) da água. Confira abaixo a origem e as características de cada uma delas. Lembre-se que o termômetro é o instrumento utilizado para medir a temperatura.

Escala Fahrenheit

A Escala Fahrenheit foi criada em 1724 pelo físico e engenheiro Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736). Recebe esse nome em homenagem ao seu criador.

Nos Estados Unidos e na Inglaterra a temperatura é medida em Fahrenheit. O símbolo dessa escala termométrica é °F.

• Ponto de Fusão da Água: 32 °C
• Ponto de Ebulição da Água: 212 °C

Escala Celsius

A Escala Celsius foi criada em 1742 pelo astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744). Recebe esse nome em homenagem ao seu criador.

É a escala termométrica mais utilizada no mundo, inclusive no Brasil. O símbolo dessa escala é °C.

• Ponto de Fusão da Água: 0 °C
• Ponto de Ebulição da Água: 100 °C

Obs: As expressões "Graus Celsius" e "Graus Centígrados" são sinônimas. No entanto, graus centígrados foi substituída pelo grau Celsius na Conferência Geral de Pesos e Medidas (1948).

Escala Kelvin

A Escala Kelvin é chamada de "escala absoluta" pois tem como ponto de referência o zero absoluto. Ela foi criada em 1864 pelo físico, matemático e engenheiro irlandês William Thomson (1824-1907). Recebe esse nome uma vez que ele também ficou conhecido como Lord Kelvin. O símbolo dessa escala termométrica é K.

• Ponto de Fusão da Água: 273 K
• Ponto de Ebulição da Água: 373 K

Fórmulas

A fórmula utilizada para a conversão das escalas termométricas é:

Donde,

• Tc: temperatura em Celsius
• Tf: temperatura em Fahrenheit
• Tk: temperatura Kelvin

De acordo com os pontos de fusão e ebulição de cada escala, podemos fazer a conversão entre elas:

Converter Celsius em Fahrenheit ou vice-versa:

Converter Celsius em Kelvin:

Converter Kelvin em Celsius:

Converter Kelvin em Fahrenheit ou vice-versa:

Exemplo

1) Para encontrar os valores equivalentes das escalas termométricas, basta adicionar o valor conhecido na fórmula, por exemplo:

Calcule o valor de 40 °C nas escalas Kelvin e Fahrenheit:

Celsius para Fahrenheit:

40/5 = tf -32/9
8 . 9 = Tf-32
72 = Tf – 32
72 + 32 = Tf
Tf = 104 °F

Celsius para Kelvin:

Tk = 40 + 273
Tk = 313 k

2) Converta 113°F para °C.

Quando um termômetro graduado na escala Fahrenheit marcar 113°F, um termômetro graduado em Celsius marcará 45°C. Essas duas temperaturas representam o mesmo estado de agitação molecular, só estão escritas em escalas termométricas diferentes.

A escala Celsius é a mais utilizada na maior parte dos países

3) Para medir a febre de pacientes, um estudante de medicina criou sua própria escala linear de temperaturas. Nessa nova escala, os valores de O (zero) e 10 (dez) correspondem, respectivamente, a 37°C e 40°C. A temperatura de mesmo valor numérico em ambas as escalas é aproximadamente:

Resolução:

Comparando as escalas, temos:

ϴ_C - 37 =  Ɵ_X – 0
40 -37      10 – 0

ϴ_C - 37 =  Ɵ_X
     3            10

Se Ɵ é a temperatura de mesmo valor numérico em ambas as escalas, então podemos dizer que  Ɵ_X – Ɵ_c = Ɵ. Logo, temos:

ϴ- 37 =  Ɵ_{_}
   3          10

10Ɵ – 370 = 3ϴ

7Ɵ = 370

Ɵ = 370/7

Ɵ = 52,9 °C ou 52,9°X

4) Uma panela com água é aquecida de 25°C para 80°C. A variação de temperatura sofrida pela panela com água, nas escalas Kelvin e Fahrenheit, foi de:

a) 32 K e 105°F.

b) 55 K e 99°F.

c) 57 K e 105°F.

d) 99 K e 105°F.

e) 105 K e 32°F.

Resolução:

Primeiro precisamos saber qual foi a variação na escala Celsius. Esse valor é obtido através da diferença entre o valor final e o valor inicial:

ΔC = C₂ - C₁
ΔC = 80-25
ΔC = 55 °C

Quando a temperatura varia 1° na escala Celsius, ela sofre a mesma variação na escala Kelvin. Portanto, se a variação foi de 55° na escala Celsius, também foi de 55 em na escala Kelvin.
Na escala Fahrenheit, essa mesma variação é dada por:

C = F
5    9

Substituindo C por 55, temos:

55 = F
5     9
11 = F
      9
F = 9.11

F = 99 °F

De acordo com os resultados obtidos, a alternativa correta é a letra b.

5) Um estudante de física criou uma escala (°X), comparada com a escala Celsius ele obteve o seguinte gráfico:

a. Qual a equação de conversão entre as duas escalas?

b. Qual a temperatura do corpo humano (37°C) nesta escala?

a) 

b)  

Assistam a vídeo aula com o Professor Marcelo Boaro através do Link:

https://youtu.be/6H5OOCTdPeo

Vídeo disponível no YouTube.

Agora façam os exercícios que seguem.

EXERCÍCIOS.

1) Teoricamente, na temperatura do zero absoluto (-273,15°C), o que seria nulo?

a) A quantidade de partículas de um gás.

b) O volume de um corpo.

c) A agitação térmica das moléculas da substância.

d) A altura da coluna de mercúrio.

e) A pressão do gás.

2) Ao comprar um termômetro em um país estrangeiro, um estudante de Física percebeu que a temperatura medida era de 77 ºF. Qual seria o valor dessa temperatura na escala absoluta?

a) 313 K

b) 298 K

c) 285 K

d) 273 K

e) 290 K

3) A escala Reamur de temperatura, que hoje está em desuso, adotava para o ponto de gelo 0°R e para o ponto de vapor 80°R. A indicação que, nessa escala, corresponde a 30°C é:

a) 24°R

b) 20°R

c) 14°R

d) 36°R

e) 48°R

4) Alguns corpos apresentam características físicas que variam com a temperatura, as quais são chamadas de propriedades termométricas. Os termômetros se utilizam dessas propriedades para medir temperatura. Analise as proposições I, II e III abaixo.

I.    A pressão de um gás a volume constante é considerada uma propriedade termométrica.

II. A resistência elétrica é considerada uma propriedade termométrica.

III. A massa de um corpo é considerada uma propriedade termométrica.

a) Apenas a proposição I está correta.

b) As proposições I, II e III estão corretas.

c) Apenas as proposições I e III estão corretas.

d) Apenas a proposição II está correta.

e) Apenas a proposição I e II estão corretas.

5) O gráfico abaixo indica a relação de temperatura entre dois termômetros, um graduado na escala Celsius (°C) e outro graduado numa escala arbitrária (°X).

Ao medir a temperatura de um líquido, o termômetro registrou 35°X. Qual é a temperatura correspondente na escala Celsius?

a) 40°C

b) 35°C

c) 30°C

d) 25°C

e) 20°C