Atps

1. TERMOMETRIA

TEMPERATURA: medida do nível de agitação térmica das partículas ou medida do nível da energia térmica média por partícula de um corpo ou sistema físico.

MAIOR AGITAÇÃO  MAIOR TEMPERATURA

MENOR AGITAÇÃO  MENOR TEMPERATURA

CALOR: energia térmica em trânsito devido à diferença de temperatura; flui do sistema de temperatura mais alta para o de temperatura mais baixa.

Quando dois corpos, A e B, com temperaturas TA e TB iguais estão em contato térmico, diz-se que estão em equilíbrio térmico.

4.1 ESCALAS TERMOMÉTRICAS. GRADUAÇÃO DO TERMÔMETRO

Ao graduar o termômetro, fazendo corresponder a cada altura h uma temperatura T, estamos criando uma escala termométrica.

ESCALA CELSIUS (CENTÍGRADA)

Ponto de gelo: 0 Ponto de vapor: 100

ESCALA FAHRENHEIT

Ponto de gelo: 32 Ponto de vapor: 212

ESCALA KELVIN (ESCALA ABSOLUTA)

Ponto de gelo: 273 Ponto de vapor: 373

O zero absoluto é um estado térmico que existe teoricamente, mas na prática nunca foi atingido. Na realidade, ele é inatingível.

4.2 CONVERSÃO ENTRE AS ESCALAS

A temperatura de um sistema físico pode ser convertida nas três escalas em estudo pelas expressões deduzidas a seguir:

TESTES DE CASA – termometria

01. (Unimep – SP) Numa das regiões mais frias do mundo, o termômetro indica –76 ºF. Qual será o valor dessa temperatura na escala Celsius ?

02. (ITA – SP) Ao tomar a temperatura de um paciente, um médico só dispunha de um termômetro graduado em graus Fahrenheit. Para se precaver, ele fez antes alguns cálculos e marcou no termômetro a temperatura correspondente a 42 ºC (temperatura crítica do corpo humano). Em que posição da escala do seu termômetro ele marcou essa temperatura?

03. (Belas Artes – SP) Numa escala termométrica X, a temperatura do gelo fundente corresponde a –80 ºX e a da água em ebulição, a 120 ºX. Qual a temperatura absoluta que corresponde a 0 ºX?

04. Qual é a temperatura em que a indicação na escala Fahrenheit supera em 48 unidades a da escala Celsius?

05. Um termômetro graduado na escala Fahrenheit sofre uma variação de temperatura de 45 ºF. Qual a correspondente variação de temperatura para um termômetro graduado na escala Celsius?

06. (UFUb – MG) No gráfico, está representada a relação entre a escala termométrica Celsius (tC) e uma escala X (tX). Qual é a relação de tC em função de tX ?

2. DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SOLIDOS

2.1 DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR

O comprimento de uma barra é Lo na temperatura Tº . Ocorrendo um aumento na temperatura T = T – To, onde T é a temperatura final, o comprimento da barra passa a ser L.

L = Lo.. T

2.2 DILATAÇÃO TÉRMICA SUPERFICIAL

Consideremos uma placa de área A0 na temperatura Tº. Se a temperatura aumenta para T, a área da placa aumenta para A. (Ver figura)

S = So.. T

2.3 DILATAÇÃO TÉRMICA VOLUMÉTRICA

Chamemos VO o volume de um sólido na temperatura TO. Aumentando a temperatura para T, o volume do sólido aumenta para V. (Ver figura)

V = Vo.. T

Os coeficientes de proporcionalidade , e  são características do material que constitui a placa, denominados coeficientes de dilatação térmica linear,superficial e volumétrica,respectivamente, do material.

Observação: Numa única expressão, os três coeficientes de dilatação térmica podem ser relacionados do seguinte modo:

COMPORTAMENTO ANÔMALO DA ÁGUA

Um fato curioso ocorre com a água. Vamos admitir que, sob pressão normal, certa quantidade de água líquida a 0 ºC seja colocada no interior de um recipiente que não se dilata. Se aumentarmos a temperatura até 4 ºC, verificaremos que o nível do líquido baixa, mostrando que nesse intervalo de temperatura a água sofreu contração. Se continuarmos o aquecimento além de 4 ºC, verificaremos que até 100 ºC o nível líquido sobe, indicando dilatação da água.

Portanto, para dada massa m de água, a 4 ºC ela apresenta um volume mínimo. Lembrando que a densidade da água é dada pela relação entre a massa e seu volume ( d = m / v), concluímos que a 4 ºC a água apresenta densidade máxima. Graficamente, a figura abaixo indica esse comportamento anômalo da água.

A razão desse estranho comportamento da água está em sua constituição molecular. As moléculas de água, no estado líquido, estão unidas umas às outras por um tipo especial de ligação, de natureza elétrica: as pontes de hidrogênio.

Ao aumentar a temperatura, a partia de 0 ºC, as pontes começam a se romper e há uma aproximação entre as moléculas. Esse efeito, que se mostra mais acentuado entre 0 ºC e 4 ºC, supera o efeito produzido pela agitação térmica (o afastamento entre as moléculas), fazendo com que a água se contraia.

Acima de 4 ºC, sendo menor o número de pontes que se rompem, essa contração deixa de ser observada, pois passa a predominar o afastamento molecular, que se traduz macroscopicamente pelo aumento do volume (dilatação).

TESTES DE CASA – dilatação

01. Um fio metálico homogêneo tem, a 20 ºC, o comprimento de 50,00 cm. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear vale 2 . 10-2 ºC-1, determine a dilatação linear do fio e o comprimento final, quando o fio