CONCEITO DE TEMPERATURA; ESCALAS TERMOMÉTRICAS; CONTEÚDO PROGRAMÁTICO CONCEITO DE TEMPERATURA; ESCALAS TERMOMÉTRICAS;

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES Competência de área 5 – Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos. H17 – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES H18 – Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam. H19 – Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental. Competência de área 7 – Apropriar-se de conhecimentos da química para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científicotecnológicas.

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES H25 – Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção. H26 – Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses processos. H27 – Avaliar propostas de intervenção no meio ambiente aplicando conhecimentos químicos, observando riscos ou benefícios.  

TERMOMETRIA TERMOLOGIA É o ramo da física em que se investigam os fenômenos relacionados com a temperatura. TERMOMETRIA   É a parte da termologia que se destina ao estudo da medida da temperatura.

EQUILÍBRIO TÉRMICO TEMPERATURA grau de agitação das moléculas de um sistema. EQUILÍBRIO TÉRMICO   dois ou mais corpos estão em equilíbrio térmico quando possuem a mesma temperatura. instrumento usado para medir temperatura. TERMÔMETRO

ESCALAS TERMOMÉTRICAS É um conjunto de valores numéricos em que cada valor está associado a uma certa temperatura. 1º ponto fixo: ponto do gelo   temperatura na qual o gelo e a água permanecem em equilíbrio térmico, quando sob pressão normal.

temperatura na qual a água entra em ebulição, sob pressão normal. 2º ponto fixo: ponto do vapor temperatura na qual a água entra em ebulição, sob pressão normal. RELAÇÃO ENTRE AS ESCALAS

OBSERVAÇÕES o ponto tríplice da água é o ponto em que a água se apresenta, em equilíbrio térmico, nos três estados físicos: sólido, líquido e vapor. a escala Kelvin é conhecida como a escala absoluta, pois não existem valores negativos nessa escala.   zero absoluto é a menor temperatura que podemos encontrar, observa-se a paralisação total das partículas, seu valor é de aproximadamente (-273ºC), impossível de atingir.

EXEMPLO 01 Um cientista coloca um termômetro em um béquer contendo água no estado líquido. Supondo que o béquer esteja num local ao nível do mar, a única leitura que pode ter sido feita pelo cientista é:  

EXEMPLO 01 -30K 36K 130ºC 250K 350K   RESOLUÇÃO: estando a água no estado líquido, sua temperatura deve se encontrar no intervalo dado por: 0ºC ≤ Өc ≤100ºC. Na escala Kelvin: 273K ≤ Өk ≤ 373K. Das alternativas dadas pelo problema, a única que possui um valor dentro do intervalo acima é 350K. (GABARITO: E)

EXEMPLO 02 A temperatura de determinada substância é 50°F. A temperatura absoluta dessa substância, em kelvins,  

EXEMPLO 02 a)   343 b)   323 c)   310 d)   283 e)   273   RESOLUÇÃO: (F-32/9)=(K-273)/5 (50-32)/9=(K-273)/5 (18/9)=(K-273)/5 2=(K-273)/5 2x5=K-273 10=K-273 K=273+10 K=283K (GABARITO: D)

EXEMPLO 03 Quando se deseja realizar experimentos a baixas temperaturas, é muito comum a utilização de nitrogênio líquido como refrigerante, pois seu ponto normal de ebulição é de - 196 ºC.  

EXEMPLO 03 Na escala Kelvin, esta temperatura vale: a)   77 K b)   100 K c)   196 K d)   273 K e)   469 K   RESOLUÇÃO: C/5=(K-273)/5 -196/5=(K-273)/5 -196=K-273 K=273-196 K=77K (GABARITO: A)

EXEMPLO 04 Lord Kelvin (título de nobreza dado ao célebre físico William Thompson, 1824-1907) estabeleceu uma associação entre a energia de agitação das moléculas de um sistema e a sua temperatura. Deduziu que a uma temperatura de -273,15 ºC, também chamada de zero absoluto, a agitação térmica das moléculas deveria cessar. Considere um recipiente com gás, fechado e de variação de volume desprezível nas condições do problema e, por comodidade, que o zero absoluto corresponde a –273 ºC. É correto afirmar:  

EXEMPLO 04 a)   O estado de agitação é o mesmo para as temperaturas de 100ºC  e 100K. b) À temperatura de 0ºC o estado de agitação das moléculas é o mesmo que a 273K. c) As moléculas estão mais agitadas a –173ºC do que a –127ºC. d) A -32ºC  as moléculas estão menos agitadas que a 241K. e) A 273K as moléculas estão mais agitadas que a 100ºC.   RESOLUÇÃO: 0ºC se equivale a 273K (GABARITO: B)

EXEMPLO 05 Quando uma enfermeira coloca um termômetro clínico de mercúrio sob a língua de um paciente, por exemplo, ela sempre aguarda algum tempo antes de fazer a sua leitura. Esse intervalo de tempo é necessário.  

EXEMPLO 05 a)   para que o termômetro entre em equilíbrio térmico com o corpo do paciente. b)   para que o mercúrio, que é muito pesado, possa subir pelo tubo capilar. c)   para que o mercúrio passe pelo estrangulamento do tubo capilar. d)   devido à diferença entre os valores do calor específico do mercúrio e do corpo humano. e)   porque o coeficiente de dilatação do vidro é diferente do coeficiente de dilatação do mercúrio.   RESOLUÇÃO: O tempo é necessário para que o termômetro atinja a mesma temperatura do corpo (GABARITO: A)

EXEMPLO 06 Em 1851, o matemático e físico escocês Willian Thomson que viveu entre 1824 e 1907, mais tarde possuidor do título de lord Kelvin, propôs a escala absoluta de temperatura, atualmente conhecida como escala Kelvin de temperatura (K). Utilizando-se das informações contidas no texto, assinale a alternativa correta:  

EXEMPLO 06 a)   Com o avanço da tecnologia, atualmente, é possível obter a temperatura de zero absoluto. b)   Os valores dessa escala estão relacionados com os da escala Fahrenheit (ºF), através da expressão K = ºF + 273. c) A partir de 1954, adotou-se como padrão o ponto tríplice da água, temperatura em que a água coexiste nos três estados - sólido, líquido e vapor. Isto ocorre à temperatura de 0,01 ºF ou 273,16 K, por definição e a pressão de 610 Pa (4,58 mmHg). d)   Kelvin é a unidade de temperatura comumente utilizada nos termômetros brasileiros. e) Kelvin considerou que a energia de movimento das moléculas dos gases atingiria um valor mínimo de temperatura, ao qual ele chamou zero absoluto.   RESOLUÇÃO: é o menor valor encontrado na natureza (-273ºC) (GABARITO: E)

EXEMPLO 07   Um pesquisador verifica que uma certa temperatura obtida na escala Kelvin é igual ao correspondente valor na escala Fahrenheit acrescido de 145 unidades. Esta temperatura na escala Celsius é:

EXEMPLO 07 a) 55°C. b) 60°C. c) 100°C. d) 120°C. e) 248°C.   RESOLUÇÃO: (F-32)/9=(K-273)/5 C/5=(F-32)/9 (x-32)/9=(x+145-273)/5 C/5=(248-32)/9 (x-32)/9=(x-128)/5 C/5=216/9 9x-1152=5x-160 C/5=24 9x-5x=1152-160 C=24x5 4x=992 C=120ºC x=992/4 x=248ºF (GABARITO: D)

EXEMPLO 08 Converta as seguintes unidades: a) 30ºC em ºF e) 50ºC em K b) 50ºC em ºF f) 70ºC em K c) 212ºF em ºC g) 77ºF em K d) 77ºF em ºC h) 212ºF em K   GABARITO: 86ºF 122ºF 100ºC 25ºC 323K 343K 278K 373K