“Ai que calor!!!!!!!!!”
Prof.: Joni Cruz
Porque a Suécia e não outro lugar???
Termologia
A termologia (termo = calor, logia = estudo) é a parte da Física que estuda
o calor e seus efeitos sobre a matéria.
A termologia se divide em:
Termometria: é a parte da termologia voltada para
o estudo da temperatura.
Calorimetria: é a parte da física que estuda as trocas
de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se
dão na forma de calor.
O conceito de Temperatura
A temperatura é a indicação de que um corpo está muito
quente ou muito frio em relação a um corpo de referência.
Quando um corpo se aquece as partículas que o compõem
vibram cada vez com mais intensidade: esse fenômeno
denomina-se temperatura. Quanto maior a agitação, maior a
temperatura.
A explicação atômica da temperatura
Quanto maior a temperatura de um corpo, mais
depressa se movem seus átomos ou moléculas.
Altas temperaturas, altas
velocidades moleculares
Baixas temperaturas, baixas
velocidades moleculares
http://www.molecularium.net/pt/agua/index.html
Zero absoluto
No século XIX, os cientistas chegaram a
conclusão de que havia uma temperatura
mínima possível, que recebeu o nome de zero
absoluto e seria atingida quando todas as
partículas de um corpo estivessem imóveis.
De acordo com a mecânica quântica, quando um
corpo é resfriado continuamente, os átomos não
chegam a ficar totalmente imóveis, mas atingem
um estado no qual é impossível extrair mais
energia do corpo; esta é definição moderna de
zero absoluto.
Termômetro: precisão e confiança
A palavra termômetro origina-se
do grego thermo que significa
quente e metro que significa
medida. Assim, termômetro é
definido como o instrumento
que mede temperatura.
A medida da temperatura de um corpo é sempre indireta, ou
seja, mede-se outra grandeza (propriedade) que está
relacionado com a temperatura.
Escolhe-se de preferência grandezas que variem
linearmente com a temperatura.
O “Termômetro” de Galileu Galilei
Um dos primeiros dispositivos criado para
avaliar temperaturas.
Não pode ser considerado propriamente um
termômetro, uma vez que não estabelece
valores numéricos para a temperatura, ou
seja, apenas indica se o corpo está mais
quente ou mais frio que outro tomado como
referência.
Termômetro de mercúrio (clínico)
Um termômetro de mercúrio possui um bulbo (reservatório de vidro) contendo
mercúrio ligado a uma haste de vidro.
Entre 1700 e 1750 foram construídos os primeiros termômetros de bulbo pelos
físicos Daniel Gabriel Fahrenheit e Anders Celsius.
Como funciona o
termômetro clínico
O nível de mercúrio sobe mais no caso da água
quente do que no da água gelada.
Termômetros digitais
Podem ser encontrados em relógios
de pulso e em equipamentos
eletrônicos como computadores.
A medida da temperatura é feita
através da variação de suas
características elétricas. Os mais
comuns utilizam um resistor que faz
parte de um circuito elétrico que
aciona o indicador de temperatura de
acordo com o valor da resistência.
Outros tipos de termômetro
Termômetro bimetálico: o aquecimento
faz com que a espiral bimetálica se
encurve, movendo o ponteiro, que indica
o valor da temperatura.
Pirômetro ótico: a temperatura do objeto
(uma fornalha, por exemplo) é obtida
comparando-se sua cor com a cor do
filamento de uma lâmpada elétrica.
Termômetro de máximo e de mínimo
Utiliza como grandeza termométrica o aumento de volume do
mercúrio e do álcool. Esse termômetro é largamente utilizado
pela meteorologia com o objetivo de obter as temperaturas
máximas e mínimas em um período de tempo determinado
(geralmente 1 dia).
O que acontece entre o termômetro e a pessoa
para alterar o nível de mercúrio?
Corpo A
Corpo B
Fluxo
de calor
T2
T1
T1 > T2
Quando dois corpos A e B, com temperaturas T1 e T2, respectivamente, estão em
contato, há fluxo de calor do corpo de maior temperatura para o de menor.
O conceito de calor
Enquanto a temperatura é a medida da agitação das partículas de
um corpo, o calor é a energia térmica que é transferida de um
corpo de maior temperatura para um de menor temperatura.
O corpo humano é um bom instrumento para
avaliar a temperatura dos corpos?
Uma maneira fácil de ver como isso funciona é, depois de lavar
as mãos na água em temperatura ambiente, colocar a mão na
testa de outra pessoa.
Você provavelmente vai senti-la quente, como se ela
estivesse com febre
Nossos sensores térmicos
se adaptam à temperatura
mais baixa da água da
torneira e depois nos
enganam,
provocando
uma sensação errada.
Embora nossa mão não seja 100% confiável para medir
temperaturas, podemos confiar nela em algumas situações de
temperaturas extremas. Ao tocarmos algo muito quente – uma
panela que acabou de sair do fogo, por exemplo – ou muito
gelado – como um bloco de gelo –, logo sentimos um
desconforto.
Escalas Termométricas
Uma escala termométrica corresponde a um conjunto de valores
numéricos, onde cada um desses valores está associado a uma
determinada temperatura.
As escalas de temperatura proporcionam uma forma conveniente
de comparar as temperaturas de dois corpos.
Escalas mais comum:
• Celsius
• Fahrenheit
• Kelvin
Construção de uma escala termométrica
1º Escolher dois pontos de temperatura reprodutível:
• Ponto de Fusão: Temperatura que
o gelo se derrete.
• Ponto de Vapor: Temperatura na
qual a água entra em ebulição.
2º Atribuir um valor aos pontos (escolha arbitrária).
3º Dividir a distância entre os pontos em um certo número de
intervalos igualmente espaçados.
Escala Celsius
É a escala usada no Brasil e na maior parte dos países, oficializada em 1742 pelo
astrônomo e físico sueco Anders Celsius (1701-1744). Nessa escala, o intervalo entre
os pontos fixos é dividido em 100 partes iguais, sendo que cada divisão corresponde a
1 grau celsius (1° C). Como o intervalo entre os pontos fixos dessa escala foi dividido
em cem partes iguais, ela recebeu o nome de escala centígrada ou centesimal.
Escala Fahrenheit
Escala bastante utilizada, principalmente nos países de língua inglesa, criada em 1708
pelo físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), tendo como referência a
temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0°F) e a temperatura do
corpo humano (100°F). Nessa escala, o intervalo entre os dois pontos fixos é dividido
em 180 partes iguais, sendo que cada divisão corresponde a 1 grau fahrenheit (1°F).
Escala Kelvin
Também conhecida como escala absoluta, foi verificada pelo físico inglês William
Thompson (1824-1907), também conhecido como Lorde Kelvin. Por convenção, não
se usa "grau" para esta escala, ou seja 0 K, lê-se zero kelvin e não zero grau
kelvin. Nessa escala, o intervalo entre os dois pontos é dividido em 100 partes
iguais, sendo que cada divisão corresponde a 1 kelvin (1k). Não existem
números negativos na escala Kelvin e é utilizado, principalmente, pela comunidade
científica.
Conversão entre escalas termométricas
Utilizando um processo matemático chamado "Interpolação", podemos definir uma
equação de relacionamento entre as escalas :
Cont...
Temos então:
Realizando as subtrações, obtemos:
Dividindo os denominadores por 20, chegamos ao seguinte resultado:
Exemplo 2:
Você acorda em Nova York com um locutor de rádio
anunciando que a temperatura máxima prevista para o
dia é 90o F. Será o caso de sair para rua agasalhado?
Resp.:
Com essa temperatura é aconselhável que você sai de short e camiseta.
A que temperatura esse mesmo valor corresponde na escala Kelvin?
Resp.:
Variações termométricas
∆TC
∆TF
∆TK
A equação mostrada anteriormente tem a finalidade de converter uma temperatura de
uma escala para outra escala. Quando desejamos converter um intervalo de
temperatura (variação), utilizamos a relação :
Exemplo 3:
Em uma certa região da Terra, a temperatura máxima registrada
no decorrer de um ano foi de 42 OC e a mínima foi de 17 OC.
Determine:
a) A variação de temperatura entre os instantes em que foram
registradas as temperaturas máxima e mínima referidas.
Resp.:
b) O valor dessa variação de temperatura expresso em OF.
Resp.: