O que você deve saber sobre Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova O que você deve saber sobre CALOR E TEMPERATURA Galileu Galilei, em 1592, sugeriu uma versão simples de termômetro; a construção de modelos elaborados levaria mais 150 anos. Em meados do século XVIII, já estavam estabelecidas as escalas termométricas usadas hoje. Este tópico trata da transformação das escalas termométricas e da diferença entre os conceitos de calor e temperatura.

I. Diferença entre calor e temperatura Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova I. Diferença entre calor e temperatura Temperatura: resultado da agitação das moléculas de um corpo. Calor: energia transferida de um corpo de maior temperatura a outro, de menor temperatura, quando em contato, até ambos atingirem o equilíbrio térmico. E. R. DEGGINGER/PHOTOSEACHERS/LATINSTOCK DR. RAY CLARK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK Fotografia térmica de um casal, mostrando cores distintas em regiões com diferentes temperaturas. Haverá transferência de calor das regiões mais quentes (avermelhadas) para as mais frias (verdes e azuladas). A transferência cessará apenas quando a temperatura de ambos for igual e homogênea por todo o corpo. Termômetro de máxima e mínima, que indiretamente está medindo o grau de agitação das moléculas do ar ambiente. CALOR E TEMPERATURA

II. Processos de propagação de calor Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova II. Processos de propagação de calor Condução O calor se espalha por todo o corpo. O esquema representa o grau de agitação molecular, que varia com a distância até a fonte de energia. CALOR E TEMPERATURA

II. Processos de propagação de calor Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova II. Processos de propagação de calor Convecção As correntes de convecção transportam matéria na medida de suas densidades: as de maior densidade tendem a descer, e as de menor densidade, a subir. CALOR E TEMPERATURA

YELLOWJ/SHUTTERSTOCK Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova II. Processos de propagação de calor Irradiação É o único processo de transmissão de calor que permite transportar energia no vácuo. Isso se dá por meio de ondas eletromagnéticas, principalmente na faixa de frequência do infravermelho. YELLOWJ/SHUTTERSTOCK A luz do Sol atinge a Terra após percorrer o vácuo. CALOR E TEMPERATURA

II. Processos de propagação de calor Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova II. Processos de propagação de calor Irradiação A energia vinda do Sol é transmitida por irradiação. JOLIN/SHUTTERSTOCK A estufa de plantas impede a radiação infravermelha de escapar para o exterior. CALOR E TEMPERATURA

II. Processos de propagação de calor Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova II. Processos de propagação de calor Efeito estufa Clique na imagem para ver a animação. Professor: utilize a animação para ilustrar o efeito estufa e também suas consequências ao meio ambiente. CALOR E TEMPERATURA

III. Escalas termométricas Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova III. Escalas termométricas Pontos fixos Para graduar uma escala termométrica, necessitamos de duas referências, chamadas pontos fixos. As mais comuns são (à pressão normal): • ponto de fusão do gelo; • ponto de ebulição da água. Escalas mais utilizadas (nomes e temperaturas dos respectivos pontos fixos): • Celsius: 0 ºC e 100 ºC • Fahrenheit: 32 ºF e 212 ºF • Kelvin: 273 K e 373 K CALOR E TEMPERATURA

Conversões entre as escalas Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova III. Escalas termométricas Conversões entre as escalas Celsius e Fahrenheit Celsius e Kelvin CALOR E TEMPERATURA

III. Escalas termométricas Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova III. Escalas termométricas Função termométrica Possibilita a medição indireta da temperatura, a partir de uma relação linear entre ela e outra grandeza física medida diretamente. Reta que associa as grandezas θ (temperatura) e x (outra grandeza física). , em que a = tg =  CALOR E TEMPERATURA

SPORTS ILLUSTRATED/GETTY IMAGES Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova III. Escalas termométricas Funções termométricas Os diversos tipos de termômetros se diferenciam pela propriedade utilizada na medição. Termômetro clínico: mede a dilatação de uma coluna de mercúrio no interior de um bulbo de vidro. Termômetro de lâmina bimetálica: funciona com base na diferença de dilatação entre os dois metais que compõem a lâmina calibrada com o ponteiro, numa certa temperatura. SPORTS ILLUSTRATED/GETTY IMAGES A lâmina bimetálica no interior desse termômetro possui a forma de uma espiral, cuja ponta está afixada na seta do mostrador. Conforme os dois materiais são aquecidos, eles se dilatam diferentemente, e a lâmina se curva para o lado do que sofre maior dilatação; assim, o ponteiro gira no sentido horário. CALOR E TEMPERATURA

Assinale a alternativa correta: Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova 2 (UEPB) Numa aula de física, um aluno é convocado a explicar fisicamente o que acontece quando um pedaço de ferro quente é colocado dentro de um recipiente de água fria. Ele declara: “O ferro é quente porque contém muito calor. A água é mais fria que o ferro porque contém menos calor que ele. Quando os dois ficam juntos, parte do calor contido no ferro passa para a água, até que eles fiquem com o mesmo nível de calor... e aí eles ficam em equilíbrio”. Tendo como referência as declarações do aluno e considerando os conceitos cientificamente corretos, analise as seguintes proposições: I. Segundo o conceito atual de calor, a expressão “O ferro é quente porque contém muito calor” está errada. II. Em vez de declarar: “... parte do calor contido no ferro passa para a água”, o aluno deveria dizer que “existe uma transferência de temperatura entre eles”. III. “... até que eles fiquem com o mesmo nível de calor... e aí eles ficam em equilíbrio” é correto, pois quando dois corpos atingem o equilíbrio térmico seus calores específicos se igualam. Assinale a alternativa correta: a) Todas as proposições são verdadeiras. b) Apenas a proposição I é verdadeira. c) Apenas a proposição II é verdadeira. d) Apenas a proposição III é verdadeira. e) Apenas as proposições I e III são verdadeiras. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: B I. Correto. O aluno confunde os conceitos de calor e temperatura. O calor é energia em trânsito, ou seja, é a energia térmica que se transfere de um corpo para o outro. A temperatura, por outro lado, é uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que constituem o material em estudo. II. Incorreto. A transferência é de energia, o que provoca uma variação de temperatura. III. Incorreto. Aqui o aluno confunde os conceitos de energia em trânsito (calor) e calor específico. CALOR E TEMPERATURA – NO VESTIBULAR

a) Convecção – condução – radiação b) Convecção – radiação – condução Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova 3 (Unitau-SP) Indique a alternativa que associa corretamente o tipo predominante de transferência de calor que ocorre nos fenômenos, na seguinte sequência: • Aquecimento de uma barra de ferro quando sua extremidade é colocada numa chama acesa. • Aquecimento do corpo humano quando exposto ao sol. • Vento que sopra da terra para o mar durante a noite. a) Convecção – condução – radiação b) Convecção – radiação – condução c) Condução – convecção – radiação d) Condução – radiação – convecção e) Radiação – condução – convecção EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: D • Ao se aquecer a extremidade de uma barra de ferro, as moléculas que constituem o material nessa região passam a vibrar mais devido à elevação da temperatura. O choque entre essas moléculas e as vizinhas transfere parte da energia de vibração, fazendo com que as últimas também vibrem mais intensamente. O processo se propaga, caracterizando-o como transmissão de calor por condução. • O aquecimento do corpo humano pelos raios solares se dá pela transmissão de calor por meio de radiação infravermelha, a qual, por natureza, se propaga no vácuo. Esse processo é denominado irradiação. • O vento sopra da terra para o mar durante a noite porque a água ainda está mais quente que a areia. Assim, o ar sobre a água é menos denso e sobe, enquanto o ar sobre a areia é mais denso e desce. A corrente convectiva formada se “fecha” com um fluxo de ar da terra para a água, próximo à superfície. CALOR E TEMPERATURA – NO VESTIBULAR

Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova 4 (FMTM-MG) A fim de diminuir o risco de explosão durante um incêndio, os botijões de gás possuem um pequeno pino com aspecto de parafuso, conhecido como plugue fusível. Uma vez que a temperatura do botijão chegue a 172 ºF, a liga metálica desse dispositivo de segurança se funde, permitindo que o gás escape. Em termos de nossa escala habitual, o derretimento do plugue ocorre, aproximadamente, a: a) 69 ºC. b) 78 ºC. c) 85 ºC. d) 96 ºC. e) 101 ºC. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: B CALOR E TEMPERATURA – NO VESTIBULAR

Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova 7 (Unirio-RJ) O nitrogênio, à pressão de 1,0 atm, condensa-se a uma temperatura de –392 graus numa escala termométrica X. O gráfico representa a correspondência entre essa escala e a escala K (Kelvin). EXERCÍCIOS ESSENCIAIS Em função dos dados apresentados no gráfico, podemos verificar que a temperatura de condensação do nitrogênio, em kelvins, é dada por: a) 56. d) 200. b) 77. e) 273. c) 100. RESPOSTA: B CALOR E TEMPERATURA – NO VESTIBULAR

11 Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova (UFTM-MG) EXERCÍCIOS ESSENCIAIS CALOR E TEMPERATURA – NO VESTIBULAR

a) 14,4. b) 25,2. c) 45,0. d) 48,6. e) 59,0. RESPOSTA: D 11 Fis-cad-1-top-7 – 3 Prova 11 Na reportagem original da BBC de Londres, o texto trazia os valores de temperatura originalmente escritos na escala Fahrenheit. Nessa escala, a variação de temperatura entre a água próxima à superfície e a água da profundidade que o extremo do cano atinge é, em ºF: a) 14,4. b) 25,2. c) 45,0. d) 48,6. e) 59,0. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: D Professor: chame a atenção dos alunos para o fato de que, quando comparamos as variações de temperatura nas escalas Celsius e Fahrenheit, não vemos no numerador da fração da direita a subtração de 32 unidades; ou seja, não é necessária a compensação para nivelar os zeros das escalas. CALOR E TEMPERATURA – NO VESTIBULAR