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Prof. Zeca Carvalho
TERMOLOGIA
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TERMOLOGIA
Ramo da Física que estuda os fenômenos relacionados ao aquecimento e resfriamento dos
corpos.
Termo + logia
Temperatura Estudo
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Conceito fundamental de temperatura
O valor da temperatura está associada ao nível de agitação das partículas de um corpo. Portanto quanto maior a temperatura maior o estado de agitação.
Maior temperaturaMenor temperatura
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“CALOR” (POPULAR)
Conforto ou Desconforto
Térmico
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CalorEnergia em trânsito que se transfere de um corpo para outro, quando entre eles existir uma diferença de temperatura, até atingir o equilíbrio térmico (temperaturas iguais).
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Equilíbrio Térmico:Ocorre quando a temperatura dos
corpos se igualam, ou seja, possuem o mesmo valor.
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Termômetros:São os instrumentos usados na determinação da temperatura de um corpo. Um termômetro comum deve ter,uma substância termométrica que varia seu volume ao sofrer alguma variação de temperatura, como o mercúrio por exemplo, e uma escala que registrará o valor correspondente da temperatura.
Termômetros para ambientes
Termômetros industriaisTermômetro clinico
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EBULIÇÃOPONTO DE VAPOR - Este
ponto corresponde a temperatura da água que está se transformando em vapor
sob pressão normal.
FUSÃO
PONTO DE GELO - Ponto correspondente a
temperatura do gelo que está se transformando em água.
PONTOS FIXOS FUNDAMENTAIS
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Escalas termométricasAtualmente temos três escalas importantes em uso:
Celsius, Fahrenheit e Kelvin.
Escala Celsius:
(Anders Celsius, 1701- 1744 )
Foi uma escala construída, tomando-se como referência a temperatura do gelo fundente como primeiro ponto fixo e a temperatura do vapor d´água em ebulição como segundo ponto fixo, atribuindo para estes dois pontos os valores 00C e 1000C respectivamente.
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Escala Fahrenheit:
Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736)
Existem várias versões para a construção da escala Fahrenheit, mas nenhuma delas confirmada. Porém sabemos que nesta escala o ponto de gelo fundente e o vapor d´água em ebulição são registradas com os valores 320F e 2120F.
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Escala Kelvin
É a escala oficial do Sistema Internacional admitida para a temperatura termodinâmica, onde o valor correspondente ao gelo fundente é 273,15K e para o vapor d´água em ebulição é 373,15K. É também chamada de escala absoluta ou científica pois define como 0K (zero absoluto) a temperatura teórica em que as partículas que compõem um corpo estariam paralisadas.
William Thomson (LORD KELVIN)
(1824 – 1907)
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ESCALAS TERMOMÉTRICAToda escala de medida necessita de dois
pontos fixos, que são valores de referência desta escala.
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ESCALA CELSIUS
PG = 0o C PV = 100o C
ESCALA FAHRENHEIT
PG = 32o F PV = 212o F
ESCALA KELVIN
PG = 273 K PV = 373 K
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Celsius Fahrenheit Kelvin
100 - 0Tc - 0 =
212 - 32TF - 32
= 373 - 273TK - 273
100 Tc =
180TF - 32
= 100TK - 273
5
Tc = 9
TF - 32=
5
TK - 273
5Tc =
9TF - 32
TC = TK - 273
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VARIAÇÃO ENTRE ESCALAS
C F T
ΔTC
5
ΔTF ΔTK
9 5═ ═
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ZERO ABSOLUTOESCALA KELVIN
MENOR ESTADO TÉRMICO. PONTO DE ENERGIA MÍNIMA
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CONSTRUÇÃO DE UMA ESCALA QUALQUER
X Y
X1
X2
X
Y1
Y
Y2
12
1
12
1
YY
YY
XX
XX
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EXERCÍCIOS
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1. A temperatura normal do corpo humano é de 36o C. Qual é o valor dessa temperatura expressa nas escalas Kelvin e Fahrenheit ? 309 K e 96,8o F
TC = TK - 273
36 = TK - 273
36 + 273 = Tk
309 = Tk
Tk = 309 K
324 = 5TF - 160
324 + 160 = 5TF
484 = 5TF
484 / 5 = TF
96,8 = TF TF = 96,8o F
Solução:
5
Tc=
9
TF - 32
5
36=
9
TF - 32
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2. Determine a temperatura que, na escala Fahrenheit, é expressa por um número quatro vezes maior que o correspondente na escala Celsius. 58,18o F
5
Tc=
9
TF - 32
5
x=
9
4 x - 32
Se Tc = x então TF = 4 x
20 x – 160 = 9 x
20 x – 9 x = 160
11 x = 160
x = 160 / 11
TF = 4 x
TF = 4 ( 160 / 11)
TF = 640 / 11
TF = 58,18o F
Solução:
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3. A diferença entre as indicações de um termômetro na escala Fahrenheit e de um termômetro na escala Celsius para um mesmo estado térmico é 64 graus. Qual a indicação dos dois termômetros? 40o C e 104o FTF - TC = 64 então TF = 64 + TC
5
Tc=
9
TF - 32
5
Tc=
9
64 + TC - 32
5
Tc=
9
TC + 32
9 TC = 5 TC + 160
9 TC - 5 TC = 160
4 TC = 160
TC = 160 / 4
TC = 40o C
TF = 64 + TC
TF = 64 + 40
TF = 104o F
Solução:
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4. A altura h da coluna capilar de um termômetro mede 4 cm a 10o C e 16 cm a 50o C. Qual a altura h, em cm, quando a temperatura atingir 0o C?
H T
Oo C
1Oo C
5Oo C
h
4 cm
16 cm =16 - h 50 - 0
4 - h 10 - 0
=16 - h 50
4 - h 10
50 (4 – h) = 10 (16 - h)
5 (4 – h) = 1 (16 - h)
20 – 5h = 16 - h
– 5h + h = 16 - 20
– 4h = – 4
h = 1 cm
Solução:
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5. Considere uma escala termométrica X tal que, sob pressão normal, ao ponto de fusão do gelo faça corresponder o valor -20° X e ao ponto de ebulição da água o valor 180° X. Uma queda de temperatura de 5° C corresponde a quantos graus na escala?
=180 – (– 20)
100x = 1000
oX oC
Oo C
5o C
100
- 20
180
x = ?
x 5
100 – 0
180 + 20
x =
5
100
200
x =
5
100
100x = 1000 (: 100)
x = 10º X
Solução:
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6. Certa escala termométrica adota os valores -20o E e 280o E, respectivamente, para os pontos de fusão de gelo e ebulição da água, sob pressão de 1 atm. Determine a fórmula de conversão entre essa escala e a escala Celsius.
=280 – (– 20)
TE – (– 20) TC – 0
100 – 0
280 + 20
TE + 20
= TC
100
300
TE + 20
= TC
100
TE + 20 = 3TC
E C
Oo C
TC
100o C
- 20º E
TE
280º E
3
TE + 20
= TC
1
TE = 3TC - 20
Solução:
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7. No dia 1° de janeiro de 1997, Chicago amanheceu com a temperatura de 5º F. Calcule o valor dessa temperatura na escala Celsius.
TC = - 15º C
Solução:
5
Tc=
9
TF - 32
5
TC=
9
5 - 32
5
TC=
9
- 27
5
TC=
1
- 3