FÍSICA -Aula introdutória de TERMOLOGIA - 2° Ano (2).pdf

Aula completa de termologia.

1. Ciências da Natureza e
suas Tecnologias -Física
Ensino Médio, 2ª Série
ENERGIA TÉRMICA
Prof. Orlando

4. Calor e Temperatura
Temperatura:éumagrandezafísica,
quemedeograudeagitaçãodas
partículasdeumcorpo,substância
ousistemafísico.
Calor:éaenergiatérmicaquefluideumcorpodemaiortemperaturaparaumde
menortemperatura.
Imagem: Greg L / GNU Free Documentation License
Imagem: SEE-PE

5. TERMOLOGIAéapartedaFísicaqueestudaos
fenômenosrelacionadoscomaenergiatérmica,o
caloreatemperatura.
FÍSICA, 2ª Série
ENERGIA TÉRMICA
Imagem: Gérald Tapp / Creative CommonsAttribution-Share Alike
3.0 Unported
Imagem: Fir0002,flagstaffotos.com.au / GNU Free Documentation
License / http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fire02.jpg

6. ◼Aspartículasconstituintesdoscorposestãoemcontínuomovimento.
Entende-setemperatura,comosendoumagrandezaquemedea
maioroumenorintensidadedessaagitaçãotérmica.
A quantidade que informa quão quente ou frio é um
objeto em relação a algum padrão é chamada de
temperatura(1).
Imagens: SEE
-
PE

7. ◼Aspartículasconstituintesdoscorposestãoemcontínuomovimento.
Entende-setemperatura,comosendoumagrandezaquemedea
maioroumenorintensidadedessaagitaçãotérmica.
A quantidade que informa quão quente ou frio é um
objeto em relação a algum padrão é chamada de
temperatura(1).
MAIOR
TEMPERATURA
MENOR
TEMPERATURA
Imagens: SEE
-
PE

8. Se os corpos estiverem a
temperaturas diferentes, a
energia pode ser trocada entre
eles (2).
Noequilíbriotérmicooscorposemcontatotérmicodeixamdetrocarenergia.
Frequentemente associamos o conceito de temperatura com o grau de quente
ou de frio de um corpo que tocamos .
A NOSSA PELE É SENSÍVEL À TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA E
NÃO À TEMPERATURA DO CORPO.
Imagem: SEE
-
PE

9. Lei Zero da Termodinâmica
"Sedoiscorposestãoem
equilíbriotérmicocomum
terceiro,entãoelesestão
emequilíbriotérmicoentre
si."(3)
Imagem: SEE
-
PE

10. Termometria
Termômetro–Umdispositivocalibradoparamediratemperaturadocorpo.
É a partir da termologia que se estudam os processos de medição da temperatura
de um corpo.
Imagem: Zwager / Public Domain

11. COMO MEDIR A TEMPERATURA
Algumasdaspropriedadesfísicasquemudamcomatemperaturaequesão
usadasnostermômetros:
•o volume de um líquido;
•o comprimento de um sólido;
•a pressão de um gás mantido a volume constante;
•ovolumedeumgásmantidoapressãoconstante;
•a resistência eléctrica de um condutor;
•a cor de um corpo quente.
Imagem: Geof
from
de.wikipedia.org / GNU Free
Documentation License
Termômetro
•Instrumento destinado a medir
a temperatura dos corpos;
•A medida da temperatura é
feita de forma indireta;
•Grandezas e substâncias
termométricas;

12. TIPOS DE TERMÔMETROS
Podemser:demercúrio,aálcool,clínico,SixeBellani,de
resistênciaelétrica,bimetálico,depressãodegás,lasere
infravermelho.
Imagem superior à esquerda: Menchi / GNU Free Documentation
License. Inferior à esquerda: Biol / Public Domain. E acima:Optris /
Creative CommonsAttribution-Share Alike 3.0 Unported.

13. Escalas Termométricas -GRADUAÇÃO

14. Escalas Termométricas
Escala Celsius
AEscala Celsiusconstruída em 1742, pelo físico e astrônomo
sueco Anders Celsius, que adotoupara o ponto de fusão de
gelo o valor 0 (zero)e para o ponto de ebulição da água o
valor 100 (cem). Dividiu-se o intervalo obtido entre os
pontos fixos em cem partes iguais, em que cada parte
corresponde a uma unidade da escala e foi denominada
degrau Celsius, cujo símbolo éo °C.
Como o intervalo entre os pontos fixos dessa escala foi
dividido em cem partes iguais, ela recebeu o nome
de centesimale, atualmente, aEscala Celsiuséa mais
utilizada em todo o mundo (4).
Imagem: Olof Arenius / Astronomical observatory of Uppsala University / Public Domain.
Imagem: Pearson Scott Foresman / Wikimedia Foundation /Public Domain

15. Escala Fahrenheit
AEscala Fahrenheitfoi construída, em 1727, pelo físico alemão
Daniel Gabriel Fahrenheit, que adotou o valor 0 (zero) para a
mistura: água, gelo picado e sal; e o valor 100 para a temperatura do
corpo humano. Dividiu-se o intervalo entre esses pontos fixos em 100
partes iguais e cada parte recebeu o nome degrau Fahrenheit, cujo
símbolo é °F.
Ao compararmos os pontos fixos escolhidos por Fahrenheit e Celsius,
temos para o ponto de fusão do gelo o valor 32 °F e para o ponto de
vapor da água o valor 212 °F; o intervalo dividido em 100 partes
iguais pelo sueco (Celsius) é dividido em 180 partes iguais Fahrenheit
(5).
Estaescalafoiutilizadaprincipalmentepelospaísesqueforamcolonizadospelosbritânicos,
masseuusoatualmenteserestringeapoucospaísesdelínguainglesa,comoosEstados
UnidoseBelize.
Imagem: Pearson Scott Foresman / Wikimedia Foundation /Public Domain

16. •Empaísesdeclimafrio,astemperaturas
assumem,quasesempre,valorespositivosna
escalaFahrenheit,oquenãoéacompanhado
pelagraduaçãoemCelsius.OzeroFahrenheité
-17,78°C,portanto,poucasserãoassituações
emqueserãoapresentadosvaloresnegativosna
previsãodotempo,oquefacilitaacompreensão
detemperaturapeloshabitantesdepaísesde
climafrio,principalmenteparacálculosde
amplitudetérmicapelosmaishumildes.
(Exemplo:umacidadecomtemperaturaabaixo
dopontodefusãodaáguasomentedurantea
noite)(9).
VANTAGENS
Imagem: Pearson Scott Foresman / Wikimedia Foundation /Public Domain

17. •EmCelsius,adefiniçãodapassagemdeestadofebrilparafebrequeprecisada
utilizaçãodemedicamentosestáentreosvalores37e38°C.EmFahrenheit,
acostumou-seatratarpacientescommedicamentos,quandoafebredesteschega
avaloresde3dígitos(100°F=37,78°C).Éusualencontrar,nospaísesque
utilizamamedida,enfermeirasfalando:"Atemperaturajáatingiutrêsdígitos,
vamosdarumamedicação".Numaépocapré-industrialeantesdo
aperfeiçoamentodosetordesaúde,estafoiumavaliosainformaçãopara
enfermeirosemédicos,fatoquepareceperderaimportânciacomopassardo
tempo(11).
VANTAGENS

18. Escala kelvin
O Termômetro de Gás
Ocomportamentoobservado
nessedispositivoéavariaçãoda
pressãocomatemperaturadeum
volumefixodegás.
Foicalibradoutilizando-seospontosde
fusãodogeloedeebuliçãodaágua.
Aalturah(adiferençaentreosníveisdo
reservatórioedacolunaA)indicaa
pressãonofrasco.
Imagem:
Autor
Desconhecido / United States public domain
Mercúrio

19. Sequisermosmediratemperaturadeumasubstância,colocamosofrascode
gásemcontatotérmicocomasubstânciaeajustamosacolunademercúrio.
Curva de calibração
Imagem: Kuroisam
/ Public Domain
Imagem: SEE
-
PE

20. A figura mostra a curva de calibração para três gases diferentes.
Observamosqueseestendermosas
retasrumoàstemperaturasnegativas,
paraP=0,atemperaturaéde–273,15
Cparaastrêsretas.
Taltemperaturadeverepresentarumlimiteinferiorparaosprocessosfísicos,porque
apressãomaisbaixapossíveléP=0(seriaumvácuoperfeito).
Issosugerequeessatemperaturaem
particulartemimportânciauniversal,
poisnãodependedasubstânciausada
notermômetro.
Definimos a temperatura de –273,15 C como sendo o zero absoluto.
Imagem: SEE-PE

21. Assim,Kelvinatribuiuovalorzeroparaeste
estadotérmico(zeroabsoluto)eovalorde1
kelvinaumaextensãoigualàdograuCelsius,
demodoqueopontodefusãodogelo,
correspondea273Keopontodeebuliçãoda
água,correspondea373K.Onomeeo
símbolograukelvinforamabolidosem
convençãocientíficainternacionale
substituídossimplesmenteporkelvin;
portanto,aoinvésde10°K,escreve-se10Ke
lê-se:dezkelvin.
Imagem: Celsius_kelvin_estandar_1954.png:
Homo logos / Modificações
feitas por Kismalac / GNU Free Documentation License.

22. Posteriormente,descobriu-seserimpossívelatingiroestadode
agitaçãomolecularnulo;asmoléculastêmumaenergiamínima
denominadaenergiadopontozero,eozeroabsolutoé
inatingívelnaprática.Ozeroabsolutoéobtidoporextrapolação
enãodeveserinterpretadocomooestadoemqueaspartículas
estariamemcompletorepouso,poiselaspossuemumaenergia
mínimafinitaeapresentammovimento.

23. CONVERSÃO ENTRE AS ESCALAS
•FÓRMULA GERAL PARA CONVERSÃO DE
TEMPERATURA:

24. CONVERSÃO ENTRE AS ESCALAS

25. CONVERSÃO ENTRE AS ESCALAS
•EXEMPLOS:

26. Éumtermômetrodemercúrioadaptadoparafuncionarnointervalodetemperaturasde35°Ca
44°C.Normalmente,éutilizadonadeterminaçãodatemperaturadocorpohumanoedeoutros
seresvivos.Comoéconstruídocomafinalidadebásicadeindicaratemperaturamais
elevadaporeleatingida,quandoemcontatocomocorpohumano,otermômetroclínicoé
consideradoumtermômetrodemáxima.
Paraqueesseobjetivosejaalcançado,háumestrangulamentodotubocapilarnaregiãoqueo
ligaaobulbo,evitando,assim,orefluxodemercúrioapósteratingidoatemperaturamáxima.
Paradesfazeroefeitodoestrangulamento,ésuficientesacudirotermômetrocommovimentos
rápidos,poisainérciadomercúrioleva-odevoltaaobulbo.Otermômetroclínicodeveter
pequenasdimensões,afimdeatingiroequilíbriotérmicocomocorpohumanorapidamente,esua
escaladeveserfracionadaparaquesejasensívelàpequenasvariaçõesdetemperatura.Naprática,
otermômetroclínicoapresentatubocapilardealgunsmilímetrosdediâmetroecomprimentode
dezcentímetrosaproximadamente(18).
TERMÔMETRO CLÍNICO
Imagem: Zwager / Public Domain

27. Otermômetroclínico,quandousadoemmaisdeumpaciente,podefuncionarcomo
veículodecontaminaçãomicrobiana.Assim,apóscadatomadadetemperatura,ele
deveseresterilizado.Mas,devidoaopequenointervalodetemperaturas(35°Ca
44°C)emqueeletrabalha,essaesterilizaçãonãopodeserfeitaatravésdeprocessos
queutilizamtemperaturaselevadas.Oálcoolé,portanto,oantisséptico
recomendado.
Ostermômetrosdemercúriosãomuitoutilizadosnaprática,pois:
-omercúrioéfacilmenteobtidoemelevadograudepureza;
-omercúrioapresentadilataçãotérmicaregularemuitosuperioràdovidro;
-sobpressãonormal,omercúrioélíquidonumintervalodetemperaturasbastante
extenso(entre39°Ce359°C),oqueabrangeosfenômenostérmicosmaisfrequentes;
-omercúrionãoadereaovidroenãoreagecomele;
-ostermômetrosdemercúriosãodefácilconstruçãoecômodosnomanuseio(19).

28. AescalaRéaumuréumaescaladetemperaturaconcebida
em1731pelofísicoeinventorfrancêsRené-AntoineFerchaultde
Réaumur(1683-1757),cujospontosfixossãoopontode
congelamentodaágua(zero)eseupontodeebulição(80graus).
Inventouumtermômetroaálcooleapresentouumaescala
termométricaparaessestiposdetermômetros(1730),quefez
muitosucessonaEuropaOcidental.
Assim,aunidadedestaescala,ograuRéaumur,vale4/5de1
grauCelsiusetemomesmozeroqueograuCelsius.Seusímbolo
é°R.
OUTRAS ESCALAS –EM DESUSO
ESCALA RÉAUMUR
Imagem:
J. Pizzetta /
United States
public domain
Imagem: Green Lane / GNU Free Documentation License

29. ESCALA RANKINE
EscalaTermométricainventadapor
WilliamJohnMacqornRankine
(1820-1872),físicoescocêsque
atribuiuovalorzeroaozero
absolutoeutilizouograuFahrenheit
comounidadedevariação(20).
Imagem:
United States public domain
Imagem: SEE
-
PE

30. SlideAutoria / Licença Link da Fonte Data do
Acesso
3b, 4, 5, 6,
20a, 21,
25, 29b
SEE-PE Acervo SEE-PE 23/02/2012
2aFir0002,flagstaffotos.com.au / GNU Free
Documentation License /
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fir
e02.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fire02.
jpg
09/02/2012
2bGérald Tapp / Creative Commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iceber
gs.jpg
09/02/2012
3aGreg L / GNU Free Documentation Licensehttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Therm
ally_Agitated_Molecule.gif
09/02/2012
7 e 26Zwager / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kwikth
ermometers.jpg
09/02/2012
8Geoffromde.wikipedia.org / GNU Free
Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Therm
ometer4x_75percent_15.389.jpg
09/02/2012
9aMenchi / GNU Free Documentation Licensehttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Clinica
l_thermometer_38.7.JPG
09/02/2012
9bBiol / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Koorts
thermometers-AFEC-0120-
Lot240901%2BHartmann-0123-Lot3499.jpg
09/02/2012
9cOptris / Creative CommonsAttribution-
Share Alike 3.0 Unported
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Optris
CT.jpg
09/02/2012
Tabela de Imagens

31. SlideAutoria / Licença Link da Fonte Data do
Acesso
11aOlof Arenius / Astronomical observatory of
Uppsala University / Public Domain.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Anders
-Celsius-Head.jpg
10/02/2012
11bPearson Scott Foresman / Wikimedia
Foundation /Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Therm
ometer_(PSF)_de.svg
10/02/2012
12Pearson Scott Foresman / Wikimedia
Foundation /Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Therm
ometer_(PSF)_de.svg
10/02/2012
13Autor Desconhecido, 1735 / Horrebows Basis
Astronomiæ / United States Public Domain
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ole_R%C3%B8
mer_at_work.jpg
10/02/2012
14aAutor Desconhecido / United States public
domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fahren
heit_small.jpg
10/02/2012
14bDaniel Gabriel Fahrenheit / United States Public
Domain
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Daniel_Gabriel
_Fahrenheit_Signature.svg
10/02/2012
16Pearson Scott Foresman / Wikimedia
Foundation /Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Therm
ometer_(PSF)_de.svg
10/02/2012
19aAutor Desconhecido / UnitedStates public
domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lord_K
elvin_photograph.jpg
10/02/2012
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32. SlideAutoria / Licença Link da Fonte Data do
Acesso
19bKuroisam / Public Domain Kuroisam / Public Domain 10/02/2012
20bKuroisam / Public Domain Kuroisam / Public Domain 10/02/2012
23Celsius_kelvin_estandar_1954.png:Homo logos
/ Modificações feitas por Kismalac / GNU Free
Documentation License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Celsius
Kelvin.svg
10/02/2012
28aJ. Pizzetta / United States Public Domainhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reaum
ur_1683-1757.jpg
10/02/2012
28bGreen Lane / GNU Free Documentation Licensehttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Old_R%
C3%A9aumur_scale_thermometer_-
_IMG_0983.JPG
10/02/2012
29aPublicDomain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:W_J_M
_Rankine.JPG
10/02/2012
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