Termologia Prof. AGNALDO QUINTA

Apresentação em tema: "Termologia Prof. AGNALDO QUINTA"— Transcrição da apresentação:

1 Termologia Prof. AGNALDO QUINTA

2 Quente, frio, morno, gelado...
Termometria Sensações obtidas no tato: Quente, frio, morno, gelado... “Essas sensações são relativas à pessoa que a sente, bem como às condições que ela se encontra.” Como as sensações são variáveis, elas não se prestam para medir a temperatura.”

3 Energia Interna Todos os corpos são constituídos por partículas que estão sempre em movimento. Esse movimento é denominado energia interna do corpo. O nível de energia interna do corpo depende da velocidade com que suas partículas se movimentam. Verifica-se que o estado de aquecimento influi no estado de agitação das partículas.

4 Conceitos importantes
Termologia – Parte da Física que estuda as leis que regem os fenômenos caloríficos.

5 Conceitos importantes
Termometria – Estuda as medidas de temperaturas e os efeitos provocados pela sua variação.

6 Conceitos importantes
Temperatura A temperatura é a grandeza que mede o grau de agitação das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico.

7 TEMPERATURA O que é temperatura? Quando tocamos um corpo qualquer, podemos dizer se ele está "frio", "quente" ou "morno". O tato nos permite ter essa percepção. Mas em que um corpo "frio" difere de um corpo "quente" ou "morno"?

8 As moléculas dos corpos estão em constante movimento, em constante vibração. A energia de movimento que elas possuem é chamada energia térmica. Se pudéssemos enxergar as moléculas de um corpo, iríamos verificar que naquele que está "frio" elas vibram menos do que naquele que está "quente". Podemos afirmar que:

9 Temperatura: é a grandeza física que mede o estado de agitação térmica dos corpos.

10 Termômetros As substâncias em geral dilatam-se (aumentam de volume) quando sofrem aumento de temperatura. Assim, uma barra de ferro, por exemplo, aumenta de comprimento quando colocada no fogo.

11 Do mesmo modo, o volume de gás contido num balão elástico aumenta quando cresce a temperatura. A coluna de mercúrio contida num tubo sofre o mesmo efeito e aumenta de altura.

12 A propriedade que os corpos apresentam de mudar de volume, quando se modifica a temperatura, pode ser usada para medir temperaturas. Os termômetros de mercúrio, muito comuns em laboratórios, clínicas médicas e mesmo em casa, funcionam baseados na dilatação do mercúrio. Digamos, por exemplo, que precisamos medir a temperatura da água de um copo.

13 Colocamos o termômetro dentro dele e aguardamos alguns minutos para que a água e o termômetro entrem em equilíbrio térmico. A variação de temperatura, para mais ou para menos, sofrida pelo mercúrio vai fazer com que seu volume varie, para mais ou para menos. Com isso, ele sobe ou desce na escala de temperaturas, indicando o valor correto da temperatura.

14 Assim como o termômetro de Galileu, muitos outros construídos ainda no século XVII eram de pouca confiabilidade, pois diversas causas, particularmente a pressão atmosférica, intervinham na medição Atribui-se a invenção do termômetro ao matemático, físico e astrônomo Italiano Galileu Galilei. Em 1592 usando um tubo invertido, com água e ar, criou uma espécie de termômetro no qual a elevação da pressão exterior fazia com que o ar dilatasse e, em consequência, elevava o nível da água dentro do tubo.

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16 ESCALA CELSIUS Escala celsius No século XVII, o físico e astrônomo sueco Anders Celsius sugeriu que a temperatura de fusão do gelo, ao nível do mar, recebesse o valor arbitrário de 0 grau (hoje 0o C), e que a temperatura de ebulição da água, também ao nível do mar, fosse fixada em 100 graus (100o C, valor igualmente arbitrário).

17 Em 1742, o astrônomo sueco, Anders Celsius sugeriu que se tomasse o zero como ponto de fusão do gelo e 100 como ponto de ebulição da água. Essa escala foi dividida em 100 partes iguais, chamadas de "graus". Essa, chamada ESCALA CELSIUS(oC), é adotada na maioria dos países, inclusive no Brasil.

18 Escolhidos os pontos de fusão e ebulição da água, pode-se agora construir um termômetro calibrado na escala Celsius. Para isso é necessário um tubo fino (tubo capilar) de vidro, com um reservatório para o mercúrio. Coloca-se o conjunto num recipiente com gelo em fusão (que, portanto, está à temperatura de 0o C), e, após alguns minutos, quando o mercúrio parar de descer, por entrar em equilíbrio térmico com a mistura água-gelo, faz-se uma marca para 0o C.

19 Em seguida, coloca-se o tubo em água fervente (que na escala Celsius está a 100 graus) e faz-se uma marca para 100o C. A seguir divide-se o espaço entre as duas marcas em 100 partes e fecha-se o tubo. O termômetro está pronto para ser usado.

20 Escala Fahrenheit Na escala Fahrenheit, ainda em uso nos países de língua inglesa, ao 0 e ao 100 da escala Celsius correspondem respectivamente os números 32 e 212. Assim, entre a temperatura de fusão do gelo e da ebulição da água, estão compreendidos 180º F.

21 O primeiro a superar essas dificuldades foi, no início do século XVIII, Daniel Gabriel Fahrenheit, que fabricou um termômetro por dilatação de mercúrio e com isso estabeleceu os princípios da termometria. A técnica que adotou para construir seu termômetro é a mesma empregada até hoje e representou o primeiro passo para o estudo científico do calor.

22 Escala Kelvin Sabe-se que não há, teoricamente, um limite superior para a temperatura que um corpo pode alcançar. Observa-se, entretanto, que existe um limite inferior. Os cientistas verificaram que é impossível reduzir a temperatura de qualquer substância a um valor inferior a -273º C (o zero absoluto).

23 Em 1832 Lord Kelvin descobre que a descompressão dos gases provoca esfriamento, e cria a escala de temperaturas absolutas, cujo valor da temperatura em graus equivale ao grau Celsius mais 273,16. A escala Kelvin é calibrada em termos da energia e como energia é uma grandeza positiva, não existem temperaturas negativas nessa escala. Então, o zero é a temperatura mais baixa possível, chamado de zero absoluto ou zero kelvin. Essa temperatura corresponde a -273,15oC. Não há um limite superior para a temperatura.

24 O físico inglês lorde Kelvin propôs uma escala termométrica, que leva o seu nome. Tal escala tem origem no zero absoluto, usando como unidade de variação o grau Celsius. Na escala Kelvin, a temperatura de fusão do gelo corresponde a 273 K e a de ebulição da água, a 373 K.

25 As escalas termométricas mais utilizadas são a Fahrenheit, a Celsius e a Kelvin, sendo que esta última é a escala adotada pelo Sistema Internacional de Unidades (S.I.).

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28 Relação entre as Escalas Termométricas
Relação entre as escalas Celsius e Fahrenheit Dado um valor de temperatura em uma escala, podemos obter seu valor correspondente em outra escala. Para obtermos a relação entre as leituras nas duas escalas devemos estabelecer a proporção entre os segmentos determinados na haste de cada termômetro

29 Dado um valor de temperatura em uma escala, podemos obter seu valor correspondente em outra escala. Para obtermos a relação entre as leituras nas duas escalas devemos estabelecer a proporção entre os segmentos determinados na haste de cada termômetro. tc /5 = tf - 32 /9 tC = temperatura Celcius tF = temperatura Fahrenheit

30 Relação entre as escalas Celsius e Kelvin
tC = tK – 273 tC = temperatura Celcius tK = temperatura Kelvin

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32 Algumas temperaturas:
Escala Celsius (°C) Escala Fahrenheit (°F) Escala Kelvin (K) Ar liquefeito -39 -38,2 243 Maior Temperatura na superfície da Terra 58 136 331 Menor Tempertura na superfície da Terra -89 -128 184 Ponto de combustão da madeira 250 482 523 Ponto de combustão do papel 363 257 Ponto de fusão do chumbo 327 620 600 Ponto de fusão do ferro 1535 2795 1808 Ponto do gelo 32 273,15 Ponto de solidificação do mercúrio 234 Ponto do vapor 100 212 373,15 Temperatura na chama do gás natural 660 1220 933 Temperatura na superfície do Sol 5530 10000 5800 Zero absoluto -273,15 -459,67

33 Exemplos: Num determinado dia, em São Paulo, a temperatura ambiente foi igual à de Londres. Sabendo que, nesse dia, a temperatura de Londres foi 50ºF, a temperatura de São Paulo foi: a) 10ºC tc /5 = tf - 32 /9 b) 20ºC Tc/5 = (50 – 32)/9 c) 25ºC Tc/5 = 18/9 d) 28ºC Tc= 2x5 e) 32ºC Tc = 10ºC

34 2) À pressão de 1 atm, as temperaturas de ebulição da água e fusão do gelo na escala Fahrenheit são, respectivamente, 212ºF e 32ºF. A temperatura de um líquido que está a 50ºC à pressão de 1 atm é, em ºF: a) 162. tc/5 = (tf-32) / 9 b) /5 = (tf – 32) / 9 c) x 9 = (tf – 32) d) = tf e) 122. tf = 122ºF

35 3) Para medir a temperatura de um certo corpo, utilizou-se um termômetro graduado na escala Fahrenheit e o valor obtido correspondeu a 4/5 da indicação de um termômetro graduado na escala Celsius, para o mesmo estado térmico. Se a escala adotada tivesse sido a Kelvin, esta temperatura seria indicada por: 305 K b) 273 K c) 241 K. d) 32 K e) 25,6 K.

36 Solução Tc/5 = (tf – 32 ) / 9 Tc/5 = (4tc/5 – 32)/9 9tc = 4tc - 160
Tc = 32ºC K = 305K

37 FIM