termometria_14002 - Universidade Castelo Branco

UNIVERSIDADE CASTELO BRANCO
Centro de Ciências Exatas
CEAD – MATEMÁTICA
TERMOMETRIA
Fabio Jose de Santana - Mat: 2006190281
Mauro Roberto Fernandes Coelho – Mat: 2006180840
Rio de Janeiro, abril de 2008.
TERMOMETRIA
Compreende o estudo que mede a temperatura, faz parte do estudo da
física chamado TERMOLOGIA (analisa os fenômenos relacionados ao calor).
Falaremos, também, da Dilatação Térmica, Calorimetria e
Termodinâmica.
1. CALOR – Corresponde ao trânsito de energia térmica de um corpo mais
quente para um corpo mais frio, fisicamente falando.
2. TEMPERATURA – Corresponde agitação das partículas de um corpo,
quanto maior for esse movimento maior será a temperatura, quanto menor
será menor também a temperatura deste corpo.
3. EQUILIBRIO TÉRMICO – É um fenômeno que consiste em por dois
corpos: Um bem quente e outro bem frio, a junção deste fará com que o
mais frio fique menos frio e o mais quente fique menos quente,
originando o que chamamos de Equilíbrio Térmico.
4. TERMÔMETRO – Instrumento utilizado para medir a temperatura neste
mesmo dispositivo encontramos a ESCALA TERMOMÉTRICA que
corresponde as divisões relacionadas com números. Existem 03 (três
escalas: Celsius, Fahrenheit e Kelvin.
 Celsius – Escala adotada pelos cientistas, antes denominada
Centigrada, pois é dividida em 100 partes, numa escala de 0ºC a
100ºC.
 Fahrenheit – Escala que possui 32ºF correspondente ao ponto de
fusão do gelo e 212ºF o ponto de ebulição da água, com 180ºF
compreendidos entre esses dois pontos fixos.
 Kelvin – Foi através desta escala que foi considerada o zero
absoluto ou a menor temperatura que um corpo poderia ter. O zero
desta escala corresponde ao número -273ºC.
*CONVERSÃO CELSIUS/KELVIN  TK = TC + 273
TK = TEMPERATURA KELVIN / TC = TEMPERATURA CELSIUS
*CONVERSÃO ENTRE AS TRÊS ESCALAS – Poderá ser obtida
usando a seguinte fórmula:
C = F – 32 = K – 273
5
9
5
EXEMPLOS DE CONVERSÃO:
*A temperatura de uma sala marca 68ºF, se fosse na escala Celsius, Qual
seria a temperatura?
C = F - 32  C = 68 – 32  C = 36  9C = 180  C = 20ºC
5
9
5
9
5
9
** Converta:
a) 50ºC em Fahrenheit
b) 77ºF em Celsius
a) 50 = F – 32  10 = F -32  F – 32 = 90  F = 90+21 F = 122ºF
5
9
9
b) C = 77 – 32 C = 45 C = 5 . 5  C = 25ºC
5
9
9
DILATAÇÃO TÉRMICA:
Esta ligada as alterações do estado físico de alguns matérias, levando em
consideração suas propriedades particulares e a temperatura deste corpo.
Daremos apenas dois exemplos dos tipos de Dilatação Térmica.
 DILATAÇÃO LINEAR – Ao aumentarmos a temperatura de uma barra
de ferro de 1m em 10ºC, veremos a alteração em seu tamanho em
0,012cm.
 DILATAÇÃO IREGULAR DA ÁGUA – Quando há um aumento de
0ºC a 4ºC a água tem um comportamento diferenciado dos outros
matérias, a água diminui de volume, se a alteração for acima de 4ºC o
volume aumenta.
MUDANÇAS DO ESTADO FISICO DA MATERIA:
 FUSÃO – É a passagem do estado sólido para o estado liquido, bem como
sua temperatura é a temperatura. Exemplo: quando tiramos um cubo de
gelo da geladeira com aproximadamente -8ºC e o mesmo entra em contato
com a temperatura ambiente e chega a 0ºC é exatamente quando começa o
ponto de fusão deste gelo.
 SOLIDIFICAÇÃO – É o contrário da fusão, passa-se do estado liquido
para o sólido ocasionada pela diminuição de sua temperatura até o ponto
em que a agitação diminuam acentuadamente segundo uma estrutura
cristalina. Durante este processo a temperatura fica constante.
 *VAPORIZAÇÃO – Passagem da água do estado líquido para o gasoso ,
ocorre de duas maneiras: *EVAPORAÇÃO E **EBULIÇÃO.
 *EVAPORAÇÃO – Ocorre a qualquer temperatura e de forma bem lenta,
por exemplo a roupa no varal. A velocidade do mesmo depende de três
fatores: 1 - Quanto maior for a temperatura do líquido maior será a
energia das moléculas; 2 – Quanto maior for a superfície do líquido em
contato com o ar, maior será a velocidade de sua evaporação; 3 – Quanto
maior a umidade próximo da superfície do líquido, menor a velocidade da
evaporação. É também através desta mutação de estado físico é que se
forma a chuva através do ciclo da água.
 **EBULIÇÃO – Ocorre a uma determinada temperatura característica de
cada líquido, e essa temperatura de ebulição permanece durante esse
processo, por exemplo, o ponto de ebulição da água é 100ºC quando
atingido assim permanece, porém também dependendo da altitude esse
ponto de ebulição de 100ºC pode cair para 95º C mais ou menos.
 CONDENSAÇÃO – Passagem do estado gasoso para o líquido é
perceptível quando tiramos o calor de uma substância em ebulição.
 SUBLIMAÇÃO – É a passagem direta do estado sólido para o gasoso
sem passar pelo estado líquido, exemplos: Naftalina, Cânfora, CO2 sólido,
etc.
 CRISTALIZAÇÃO – É a passagem direta do estado gasoso para o sólido
sem passar pelo estado líquido.
CALORIMETRIA:
1. QUANTIDADE DE CALOR (ΔQ) – É a medida de energia térmica
fornecida de um corpo para o outro, ou seja o calor. Sua unidade é a
caloria (cal) ou múltiplo Kcal = 100cal. 1 Cal = 4,186J  1J = 0,239
cal
Fusão do gelo (0ºC) e solidificação da água (0ºC) = 80cal/g
Vaporização da água e Condensação do vapor (100º) – 540cal/g
2. CAPACIDADE TÉRMICA (C) – Quantidade de calor necessária para
variar em 1ºC a temperatura de todo um corpo. C=Q/Δθ e também
C=m.c.
3. CALOR ESPECIFICO ( c ) - Quantidade de calor necessária para variar
em 1ºC a temperatura de 1grama todo um corpo, capacidade térmica por
unidade de massa. c = C/m
4. EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA:
1 . Q= m . c . Δθ
 CALOR SENSÍVEL – É quando o efeito produzido pelo
fornecimento de calor é a variação da temperatura.
 CALOR LATENTE - É quando o efeito produzido pelo
fornecimento de calor é a mudança de estado(fusão, ebulição,
condensação,solidificação, sublimação e ressublimação), não
havendo variação de temperatura. L = ΔQ/m
 CALORÍMETRO – Recipiente utilizado para medir a quantidade
de calor cedida ou recebida por um corpo.
 EQUIVALÊNCIA ENTRE CALOR E ENERGIA MECÂNICA
– através de um trabalho mecânico exercido sobre um corpo, sua
temperatura irá variar, por exemplo: Quando batemos com o
martelo na cabeça de um prego aumenta sua temperatura.
QUESTÕES COMPLEMENTARES
1) Calcular em ºC as temperatura de:
a) 99,5ºF 37,5ºC
C = F – 32  C = 99,5 - 32  C = 67,5
5
9
5
9
5
9
9C = 67,5 x 5  9C = 337,5  C = 37,5
9
b) -49ºF  -45ºC
C = F – 32  C = -49 -32  C = -81
5
9
5
9
5
9
9C = -405  C = -405  C = -45
9
2) Calcular em ºF as temperaturas de:
a) 400ºC  752ºF
C = F - 32  400 = F – 32  5F – 160 = 3600
5F = 3600+160  F = 3760  F = 752
b) 180ºC  356ºF
C = F - 32  180 = F – 32  5F – 160 = 1620
5
9
5
9
5F = 1620 + 160  F = 1780  F = 356
5