Temperatura e Calor– Aula 1

Temperatura e Calor– Aula 1
Allan Calderon
Introdução
Século XVII => fogo era um dos elementos básicos da natureza (ar, terra, água e fogo);
Século XVIII => idéia de flogístico (Georg E. Stahl), substância que os corpos ganhavam a
ser aquecidos e perdiam ao ser resfriados;
Século XIX => idéia de calor proposta por Lavoisier e Rumford
Lavoisier propôs calorífico, substância fluída e invisível – grande quantidade em corpos
quentes e pequenas em corpos frios. Corpos que entram em contato trocavam esta
substância e entravam em equilíbrio.
Benjamim Thompsom – conde Rumford – baseou-se no trabalho mecânico do atrito
para na explicar a troca de calor .
Joule (1818-1889) propôs de maneira clara que o calor é uma forma de energia.
Século XX – transformar energia térmica em elétrica.
Motores a combustão
Usinas Termoelétrica
Lei ZERO da Termodinâmica
Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com
um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico
entre si.
Lei ZERO da Termodinâmica
Se dois corpos estão em equilíbrio térmico com
um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico
entre si.
Dois corpos, com temperaturas diferentes, são
colocados em contato em um ambiente isolado,
depois de algum tempo eles estão na mesma
temperatura.
Escalas Trigonométricas
Necessidade de quantificar quente e frio  Termômetro.
Termômetros de mercúrio marcam a temperatura utilizando
o conceito de variação do volume dos corpos.
Porque os móveis estalam a noite?
Expansão dos corpos com a variação da temperatura do
ambiente.
O período noturno é mais frio que os outros períodos do dia.
Com isso, o volume (tamanho) dos corpos (TV, móveis, etc.)
se expandem com o calor e diminuem com o frio, causando
os “estalos”.
As escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin.
Estados físicos da matéria e
transformações
Fusão
SÓLIDO
Vaporização
LÍQUIDO
Solidificação
GASOSO
Liquefação
(Condensação)
SUBLIMAÇÃO
Escalas
Celcius
Construída em 1742 por Anders Celsius (1701 - 1744),
Adota o ponto de fusão do gelo o valor 0 (zero) e o ponto de ebulição, sob pressão normal, o valor de 100
(cem). O intervalo entre os pontos de fusão e ebulição são divididas em cem partes iguais. Sua unidade
de medida é grau Celcius (ºC);
Fahrenheit
Construída em 1727 por Daniel Fahrenheit (1686-1736),
O ponto de fusão tem o valor de 32 e o de ebulição tem o valor de 212. Assim, o intervalo entre o ponto de
ebulição e fusão é 180 unidades. Onde a unidade de medida é grau Fahrenheit(ºF).
Kelvin
Lord Kelvin estabeleceu em 1848 a escala absoluta de temperatura, como é conhecida a escala Kelvin. Kelvin
percebeu que mantendo-se o Volume constante de um gás, o pressão diminuía de 1/273 do valor inicial
para a variação de -1ºC (de 0ºC para -1ºC). Assim, concluiu-se que se um gás sofresse uma redução de
temperatura de 0ºC até -273ºC, sua pressão seria reduzida a zero.
O ponto de fusão é 273 e o de ebulição é de 373. A unidade de media é Kelvin (K).
Escalas
Celcius
Construída em 1742 por Anders Celsius (1701 - 1744),
Adota o ponto de fusão do gelo o valor 0 (zero) e o ponto de ebulição, sob pressão normal, o valor de 100
(cem). O intervalo entre os pontos de fusão e ebulição são divididas em cem partes iguais. Sua unidade
de medida é grau Celcius (ºC);
Fahrenheit
Construída em 1727 por Daniel Fahrenheit (1686-1736),
O ponto de fusão tem o valor de 32 e o de ebulição tem o valor de 212. Assim, o intervalo entre o ponto de
ebulição e fusão é 180 unidades. Onde a unidade de medida é grau Fahrenheit(ºF).
Kelvin
Lord Kelvin estabeleceu em 1848 a escala absoluta de temperatura, como é conhecida a escala Kelvin. Kelvin
percebeu que mantendo-se o Volume constante de um gás, o pressão diminuía de 1/273 do valor inicial
para a variação de -1ºC (de 0ºC para -1ºC). Assim, concluiu-se que se um gás sofresse uma redução de
temperatura de 0ºC até -273ºC, sua pressão seria reduzida a zero.
O ponto de fusão é 273 e o de ebulição é de 373. A unidade de media é Kelvin (K).
ZERO ABSOLUTO
(limite inferior)
Zero
2
Absoluto
Ele definiu este ponto de pressão nula como a origem de qualquer
temperatura, ou seja, o estado de zero absoluto de temperatura. Comparandoo com a escala Celsius, verificou que este ponto zero correspondia a -273,15
ºC.
Mais tarde, estudos teóricos baseados na 2ª Lei da Termodinâmica
confirmaram a justeza daquele valor; isto é, o zero absoluto encontra-se, de
facto, a -273,15 ºC! No entanto, este valor é impossível de ser alcançado, por
ser puramente teórico: pressão e volume de um gás seriam nulos a esta
temperatura o que corresponderia a uma aniquilação da matéria!! Além disso,
nessas condições todas as substâncias encontrar-se-iam já no estado sólido, e
não gasoso. A temperatura mais próxima, atingida até ao momento, dista
apenas de 1 nK (10-9 K) do zero absoluto. A título de exemplo, o hélio, que é,
de todas as substâncias, a que tem pontos de ebulição e de fusão mais baixos,
solidifica a 0,95 K. Assim, o valor de -273,15 ºC é denominado zero absoluto
teórico. A escala correspondente também é conhecida por temperatura
termodinâmica, já que foi confirmado pela 2ª Lei da Termodinâmica.
Entendendo Transformação
de Escalas
Fórmulas Transformação de
Escalas
Kelvin/Celcius
Variação de Celcius/Kelvin/Fahrenheit
Tk = Tc + 273
Tc = Tk − 273
5
ΔTc = ΔTk = ΔTF
9
()
Celcius/Fahrenheit
€
Tc TF − 32
=
5
9
€
€
5
Tc = × (TF − 32)
9
9
TF = × TC + 32
5
Exercícios
1. Determine a temperatura cuja indicação, na escala Fahrenheir,
corresponda ao dobro da indicação na escala Celcius.
2. Determine a temperatura cuja indicação, na escala Fahrenheit,
supera 100 unidades a indicação na escala Celcius.
3. Uma variação de 1º C corresponde a quanto na escala
Kelvin
b) Fahreheint
a) 4. Uma escala X foi criada atribuindo-se os valores 20ºX e 30ºX aos
pontos de gelo e vapor, respectivamente. A temperatura 50ºC
corresponde a quanto nesta escala?
Exercícios
5. Em um termômetro de mercúrio, o comprimento da coluna de mercúrio é 0,2cm no ponto de gelo e 10,2cm no ponto de
vapor.
a) Qual a temperatura Celsius quando o comprimento da coluna é de 6,4cm?
b) Que comprimento terá a coluna de mercúrio na temperatura de 54ºC?
6. (UEL-PR) Num termômetro de gás e volume constante, a grandeza termométrica é a pressão do gás. Quando esse termômetro é
submetido a temperaturas de 20ºC e 80ºC encontram-se, para a pressão do gás, os valores 60mm de Hg e 300mm de Hg,
respectivamente. A temperatura, em ºC para a qual esse termômetro indica 180mm de Hg, é?
7. A rela’ão entre as escalas X e Y é traduzida pelo gráfico seguinte:
Determine a equação de conversão entre as escalar com base em tx e ty.
Referências
1. http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u6.jhtm
2. http://www.ajc.pt/cienciaj/n20/hciencia.php
3. Caderno de exercícios do anglo