EE DR GABRIEL RIBEIRO DOS SANTOS – ILHABELA/SP.
DISCIPLINA: FÍSICA
PROFESSORA
FABIANA C. ALTAREGO
As devolutivas, assim como as dúvidas
poderão ser encaminhadas para o email: fabianaaltarego@gmail.com
Atividades
para 2º TERMO A - EJA (período da noite) Ensino Médio.
Habilidades: Exercitar a curiosidade
intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências, incluindo a
investigação, a reflexão e a análise crítica. Resolução de exercícios.
TERMOLOGIA
INTRODUÇÃO
À TERMOLOGIA
Termologia é a
parte da Física que estuda o calor e suas aplicações. O calor, também
denominado energia térmica, é conseqüência do movimento vibratório das
moléculas ou partículas de um corpo. Quanto maior o movimento vibratório mais
quente é o corpo.
TEMPERATURA
Lembre-se
que:
• os
corpos são constituidos de partículas denominadas átomos;
• numa determinada substância, diferentes átomos se agrupam
formando moléculas;
•
as moléculas dos
corpos apresentam movimento característico de cada material: nos sólidos esse
movimento é bem pequeno; nos líquidos as partículas têm maior liberdade de
movimento; nos gases as partículas têm um movimento intenso e desordenado.
O movimento das
moléculas é denominado agitação térmica. E a agitação térmica está relacionada
com a percepção que temos de quente e frio. Para entender isso melhor, imagine
um recipiente contendo água até a borda e sendo colocado ao fogo. À medida que
a água se esquenta, o movimento de suas moléculas vai aumentando, de tal forma
que a água se dilata e transborda mesmo antes de ferver.
Do que foi
apresentado, podemos concluir que quanto mais quente o corpo vai ficando, maior
é o movimento de suas moléculas.
EQUILÍBRIO TÉRMICO
O que acontece quando um pedaço de
ferro quente é colocado numa vasilha contendo determinada porção de água fria?
O calor escoa do ferro quente para a água fria, fazendo com que o ferro se
esfrie e a água se aqueça.
A grandeza que
permite avaliar o grau de agitação térmica das moléculas de um corpo é a
temperatura.
Esse escoamento cessa quando a água e
o ferro atingem o equilíbrio térmico, isto é, quando ambos atingem a mesma
temperatura.
Obviamente, esse fenômeno não ocorre
apenas entre o ferro quente e a água fria, mas com qualquer corpo aquecido em
contato com outro de menor temperatura.
TERMÔMETROS
O instrumento que
mede a grandeza temperatura é o termômetro. O primeiro termômetro foi
construído há três séculos e meio, pelo sábio italiano Galileu Galilei
(1564-1642).
Atualmente, existem
vários tipos de termômetro. Os mais conhecidos consistem num tubo de vidro
longo e delgado, com um reservatório na parte inferior (bulbo), onde fica
contido mercúrio (que é o único metal líquido sob temperatura ambiente) ou
álcool. Quando se trata de termômetro com reservatório de álcool, para que se
possa distinguir o álcool é costume tingi-lo com um corante, em geral vermelho.
O funcionamento de
um termômetro geralmente se baseia na dilatação dos líquidos (e você sabe que
dilatação é aumento de volume provocado por aquecimento). Então, colocando o
termômetro em contato com um corpo, este cede ou recebe calor do termômetro,
até que ambos atinjam o equilíbrio térmico. Com a troca de calor, o volume do
líquido contido no termômetro varia, marcando assim a temperatura numa escala
graduada.
ESCALAS TERMOMÉTRICAS Geralmente os
termômetros apresentam uma linha graduada que indica o valor da temperatura.
Essa graduação recebe o nome de escala termométrica.
Existem várias
escalas termométricas, dentre as quais iremos estudar: a Celsius, apresentada
pelo astrônomo sueco Anders Celsius (1701-1744); a Fahrenheit, proposta pelo
físico alemão Gabriel Daniel Fahrenheit (16861736); a Kelvin, inventada pelo
físico e lorde britânico William Thomson Kelvin (1824-1907).
Escala Celsius. Para obter essa
escala, coloca-se primeiro o bulbo do termômetro no gelo em fusão e depois no
vapor da água em ebulição, até que ocorra o equilíbrio térmico em cada caso.
Chega-se assim a dois valores de temperatura, que são marcados no termômetro:
• ao
valor alcançado pelo gelo em fusão é atribuído o número 0;
•
ao valor alcançado
pelo vapor da água é atribuído o número 100. Escala Celsius.
O intervalo
obtido entre esses dois números é dividido em 100 partes iguais, cada uma
valendo 1 grau Celsius. O grau Celsius é representado pelo símbolo ºC. Por
exemplo, 30 graus Celsius representamos assim: 30 ºC.
A
escala Celsius, que é a mais usada no Brasil, pode ser prolongada além de 100
ºC e abaixo de 0 ºC, neste caso para temperaturas negativas.
Escala Fahrenheit.
É obtida mergulhando-se o bulbo do termômetro
numa mistura refrigerante de gelo picado, cloreto de amônio (sal) e cloreto de sódio, cuja
temperatura corresponde a -17,7 ºC.
Em seguida o termômetro é colocado no vapor da água em ebulição. O intervalo
entre essas duas medidas é dividido em 212 partes iguais, valendo, cada uma, 1
grau Fahrenheit (1 ºF). A temperatura:
• da
mistura refrigerante é de 0 ºF, que nessa escala corresponde a 32 º F;
• da
água em ebulição é de 212 ºF.
Dessa maneira, o intervalo entre a
temperatura do gelo em fusão e a da água em ebulição é de 180 ºF.
A escala Fahrenheit é muito usada nos países de
língua inglesa.
Escala Kelvin.
Também conhecida como escala
absoluta, pois nela, diferentemente da Celsius e da Fahrenheit, o zero
significa ausência de agitação molecular. A escala Kelvin é obtida pelo prolongamento
da escala Celsius até —273º C, que é a temperatura mais baixa da natureza,
conhecida como zero absoluto. O zero absoluto é representado assim: 0 K (zero
kelvin). Observe que a escala Kelvin não usa a expressão grau, sendo o valor da
temperatura relacionado diretamente ao nome da escala; por exemplo: 100 K, 35 K
etc. Em zero absoluto foi comprovado que as moléculas cessam por completo seu
movimento. Essa escala tem aplicações em laboratórios, para a determinação de
temperaturas muito baixas, como a de certos gases liquefeitos.
RELAÇÕES ENTRE AS ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Os três termômetros
— um em escala Celsius, outro em Fahrenheit e o terceiro em Kelvin —colocados
num mesmo recipiente com água:
Cada um desses termômetros entra em
equilíbrio térmico com a água, ao atingir o equilíbrio térmico, o líquido
contido no bulbo de cada termômetro atinge um mesmo nível em cada escala
correspondente.
Dessa maneira, ao
atingir o equilíbrio térmico, a relação entre as três escalas é dada através da
seguinte expressão:
1. Do
Celsius para Fahrenheit TF
= (9/5 · Tc) + 32.
2. Do Fahrenheit para Celsius TC =
5/9 · (TF - 32)
3. Do
Celsius para Kelvin TK
= Tc + 273
4. Do
Kelvin para Celsius Tc
= Tk – 273
5. De
Fahrenheit para Kelvin TK
= (5/9 · TF) + 255
EXEMPLOS:
A) Transforme:
a) 50 ºF
em ºC
TC = 5/9. (TF -
32) TC = 5/9. (50 – 32) TC = 5/9 .18
TC
= 10ºC
b) 47 ºC
em K
TK = TC + 273 TK =
47 + 273 TK = 320 K
c) 30 ºC
em ºF
TF = (9/5. TC) + 32 TF = ( 9/5 . 30)
+ 32 TF = ( 9 · 6 ) + 32 TF = 86 º F
d) 45 ºF
em K
TK = (5/9. TF ) + 255 TK = (5/9 . 45
) + 255 TK = ( 5 · 5 ) + 255 TK = 280 K
EXERCÍCIOS –
RESOLVA EM SEU CADERNO
1. Faça a conversão
das seguintes temperaturas:
a) 104 º F para º C
b) 53 º C para K
c) 423 K para ºC
d) 293 K para 0ºC
e) 10 ºC para ºF
Sem comentários:
Enviar um comentário