Escalas Termométricas

INDICE

1º Termométrica (Escalas termométricas) ___________________2

2º Dilatação Térmica__________________________________3

a) Linear_________________________________________4

b) Superficie______________________________________5

c) Volumétrica (Sólidos) _____________________________5

d) Volumétrica (Líquidos) ____________________________5

3º Quantidade de Calor________________________________7

a) Sensível_______________________________________7

b) Latente________________________________________7

4º Trocas de Calor (tipos) ______________________________9

5º Transferência de Calor______________________________11

6º Transferência de Calor por Dissipador de calor aletas._____18.

1º - Escalas Termométricas

No sistema de unidades SI, a unidade usada para medir a temperatura é o Celsius (°C). Já o sistema inglês utiliza a escala Fahrenheit (F).

Até 1954 estas escalas termométricas eram baseadas na fusão do gelo e ebulição da água. A temperatura de fusão do gelo é definida como a temperatura de uma mistura de gelo e água, que está em equilíbrio com o ar saturado à pressão de 1,0 atm (1atm = 0,101325 MPa); Na escala Celsius receba a marcação de 0° e na escala Fahrenheit recebe a marcação de 32°. A temperatura de vaporização da água é a temperatura em que a água e o vapor se encontram em equilíbrio à pressão de 1 atm; Na escala Celsius recebe a marcação de 100° e na escala Fahrenheit recebe a marcação de 212°.

Na Décima Conferência de Pesos e Medidas, a escala Celsius foi redefinida em termos do ponto triplo da água (o estado em que a fase sólida, líquida e gasosa coexistem em equilíbrio) e da escala de temperatura do gás perfeito. Os aspectos importantes dessa nova escala são o único ponto fixo (o ponto triplo da água) e a definição da magnitude do grau. O ponto triplo da água recebe o valor de 0,01°C e o ponto de vaporização, determinado experimentalmente, é de 100,00°C, havendo uma concordância entre a escala antiga de temperatura e nova.

Existem também escalas absolutas de temperatura, como a escala Kelvin (K) e a Rankine (R). A possibilidade de escalas absolutas surge da segunda lei da termodinâmica, que com base na mesma nos permite definir uma escala de temperatura independente da substância termométrica, porém essas escalas são de difícil operação. A escala Kelvin é a escala absoluta de temperatura (tendo Zero Kelvin como o zero absoluto) que se relaciona a escala Celsius.

Essa relação se dá da seguinte maneira:

2º - Dilatação Térmica

Quando aquecemos um sólido qualquer, as suas dimensões geralmente aumentam. A este aumento das dimensões de um sólido, devido ao aquecimento, chamamos de dilatação térmica. As propriedades físicas de um corpo, tais como comprimento, dureza, condutividade elétrica, todas podem ser alteradas em função da alteração na temperatura desse corpo.

Alguns exemplos:

Os sistemas antigos de trilhos de trens mantém entre cada lance um pequeno espaço vazio. Isso se deve ao conhecimento que temos de que, quando aquecido, o ferro irá aumentar seu comprimento e, não havendo para onde se expandir, poderá causar danos à via férrea. (modernamente utilizam-se as curvas para dar vazão ao aumento no comprimento dos trilhos quando da dilatação).

Devido ao elevado aquecimento, os trilhos sofreram uma expansão térmica, tomando a forma observada na foto ao lado.

As calçadas de cimento possuem, de longe em longe, pequenas canaletas, de cerca de 1 cm. Isto evita que no verão, submetidas às altas temperaturas, as mesmas dilatem e se quebrem, sem ter para onde expandir.

Todos lembramos de uma experiência que fazíamos no primeiro grau, na qual havia uma esfera de metal presa a uma haste. Esta esfera, à temperatura ambiente, passava perfeitamente por dentro de uma argola. Após aquecida notávamos que já não era possível a mesma passar. Concluíamos que isso se devia à dilatação sofrida pela esfera, o que se dava nas três direções, ou seja, uma dilatação volumétrica.

A esfera metálica passa pela argola com folga. Após o aquecimento e a consequente dilatação, a esfera metálica não atravessa mais a argola.

Observe a dilatação cúbica da esfera metálica.

Em todos os casos exemplificados acima estamos verificando uma variação nas dimensões dos sólidos estudados. No primeiro houve, principalmente, uma dilatação linear, no segundo, superficial e na terceira volumétrica.

Destacamos que essa dilatação é notadamente numa direção, pois, na realidade, a mesma se dá em todos os sentidos em qualquer um dos três casos. Para efeitos didáticos