TERMOLOGIA
TEMPERATURA
Anders Celsius (1701 - 1744)
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"?
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: Temperatura é a grandeza física que mede o estado de agitação
térmica dos corpos.
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. 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.
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. 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.
ESCALA CELCIUS,
FAHRENHEIT E KELVIN
Lord Kelvin (1824 - 1907)
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).
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. 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.
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.
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).
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.
Conversão entre as escalas
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Exercícios
Questões fechadas
Termometria
1. Suponhamos duas pessoas A e B. A mantém a mão em água quente e B em água fria. Se ambas colocarem a mão em água morna
então:
a) a terá a sensação de frio e B de quente.
b) ambas terão sensação de frio.
c) ambas terão sensação de morna.
d) a terá sensação de quente e B de frio.
e) ambas terão sensação de quente.
2. Colocam-se num refrigerador uma placa de aço e uma de isopor. Após o equilíbrio térmico as placas são retiradas. Um observador
toca as duas placas. Então:
a) a placa de aço parecerá mais quente e a de isopor mais fria.
b) a placa de isopor parecerá mais quente e a de aço mais fria.
c) ambas parecerão frias.
d) a sensação de frio ou quente dependerá do observador.
e) nenhumas das anteriores.
3. Um observador toca um corpo e afirma que sua temperatura é exatamente 30º C. Então:
a) o observador obteve uma conclusão exata.
b) o observador tem uma sensibilidade de calor muito alta.
c) deve-se verificar a precisão desta afirmação com um termômetro.
d) um outro observador tocando o mesmo corpo provavelmente chegará a uma conclusão diferente.
e) há mais de uma afirmação correta entre as anteriores.
4. Para se avaliar a temperatura de um corpo pode-se utilizar:
a) a variação do comprimento de uma barra.
b) a variação do volume de um líquido.
c) a variação da pressão de um gás.
d) a variação da resistência elétrica de um condutor.
e) todas as respostas anteriores estão corretas.
5. Se dois corpos estão em equilíbrio térmico entre si, então:
a) suas grandezas termométricas tem igual valor.
b) suas temperaturas tem o mesmo valor.
c) a energia potencial dos dois corpos é a mesma.
d) um dos corpos é necessariamente um termômetro.
e) nenhuma das anteriores.
6. O ponto de gelo é um estado térmico no qual:
a) qualquer material está no estado sólido.
b) nenhum corpo troca calor.
c) um termômetro marca 32º F.
d) qualquer termômetro indica o valor 0.
e) nenhuma das anteriores.
7. Se um sistema está em equilíbrio térmico, então todos os corpos que o constituem têm:
a) a mesma massa;
b) mesma densidade;
c) mesmo volume;
d) mesma temperatura;
e) mesma quantidade de calor;
8. Assinale a opção em que estão ordenadas em ordem crescente as temperaturas:
1) da chama do gás de cozinha
2) do corpo humano
3) do óleo em que batatas estão sendo fritas
4) da água fervendo
5) da água de um oceano
a) 2 5 3 4 1
b) 5 2 4 3 1
c) 5 2 4 1 3
d) 2 5 3 1 4
e) 2 5 1 4 3
9. Duas vasilhas, contendo água, são mantidas em cidades A e B à mesma temperatura. Sabe-se que em A a água está fervendo, mas
em B a água não está fervendo. Pode-se afirmar que:
a) é impossível o fenômeno descrito.
b) a altitude de A é maior que a de B.
c) a altitude de B é maior que a de A.
d) a temperatura ambiente em A é maior que em B.
e) nenhuma resposta é satisfatória.
10. Substância termométrica é um corpo:
a) cuja temperatura se quer determinar;
b) que é usado como recipiente termométrico, no lugar do vidro;
c) que se adapta para indicar a temperatura mediante uma propriedade que varia com o estado térmico;
d) cuja temperatura se conhece;
11. A temperatura de um corpo exprime:
a) energia térmica do corpo;
b) a quantidade de calor que o corpo tem;
c) o estado térmico do corpo;
d) o calor do corpo;
12. Os corpos ideais para a construção de termômetros, são:
a) os líquidos;
b) os sólidos;
c) os gases;
d) os líquidos e os sólidos;
13. O termômetro clínico comum é:
a) um termômetro de máxima e mínima;
b) apenas de mínima;
c) apenas de máxima;
d) de lâmina bimetálica;
14. Para esterilizar um termômetro clínico, devemos fervê-lo em água durante:
a) menos de 10 minutos;
b) mais de 10 minutos;
c) um tempo necessário para destruir os germes que se fixam no bulbo do termômetro;
d) não devemos ferver um termômetro clínico;
Transmissão de Calor
1. Quando se coloca uma colher de metal numa sopa quente, logo a colher também estará quente. A transmissão de calor através da
colher é chamada:
a) agitação;
b) condução;
c) irradiação;
d) convecção.
2. A blusa de lã é um bom isolante térmico porque:
a) é muito espessa;
b) retém bastante ar no seu interior;
c) impede a passagem da corrente de ar pelo corpo;
d) impede a transpiração e a conseqüente diminuição de temperatura do corpo.
3. Nas geladeiras, a fonte fria (o congelador) deve ser colocada:
a) na parte inferior, pois o ar quente é resfriado lá;
b) na parte superior, pois o ar quente tende a se elevar;
c) na parte inferior, pois o ar frio é mais denso e desce para o fundo;
d) no meio do refrigerador.
4. O processo de transmissão de calor que só ocorre no vácuo (onde não tem ar) é:
a) condução;
b) convecção;
c) absorção;
d) irradiação.
5. Para servir uma feijoada na mesa, é melhor colocá-la numa panela de:
a) alumínio;
b) ferro;
c) cobre;
d) barro.
6. Ao misturarmos num copo água gelada com água na temperatura ambiente, com o objetivo de bebê-la, devemos:
a) misturar de qualquer modo;
b) colocar a água quente sobre a água fria;
c) colocar primeiro a água fria e depois a quente;
d) colocar a água fria após a água quente, para obtermos uma melhor mistura.
7. No processo de condicionamento de ar de um recinto fechado:
a) no inverno o ar quente deve entrar pela parte inferior da sala;
b) no verão o ar frio deve entrar pela parte inferior da sala;
c) tanto no verão quanto no inverno a entrada do ar deve ser pela parte inferior ;
d) tanto no verão quanto no inverno a entrada do ar deve ser pela parte superior.
8. A transmissão de calor ocorre sempre:
a) no vácuo;
b) entre dois sólidos;
c) no sentido dos corpos de menor temperatura;
d) no sentido dos corpos de maior temperatura.
9. Entre os aparelhos abaixo assinale aquele que não tenha funcionamento diretamente ligado à transmissão de calor:
a) chuveiro elétrico;
b) utensílios para cozinhar alimentos;
c) liqüidificador;
d) geladeira.
10. Colocando-se a mão para fora da janela de um automóvel em movimento, ela esfria rapidamente. Isto se deve a:
a) estar mais frio fora do que dentro do carro;
b) à convecção que acelera a troca de calor;
c) irradiação que é acelerada pelo movimento;
d) condução de calor da mão para o ar.
11. Nos líquidos, o calor se propaga por:
a) condução interna;
b) convecção;
c) condução externa;
d) irradiação.
12. Um cobertor de lã tem por função:
a) dar calor ao corpo;
b) impedir a entrada do frio;
c) reduzir a transferência de calor do corpo para o exterior;
d) comunicar sua temperatura ao corpo.
13. Uma lareira aquece uma sala:
a) por irradiação e convecção;
b) exclusivamente por convecção;
c) principalmente por condução;
d) exclusivamente por condução.
14. A Terra recebe energia do Sol graças a:
a) condução do calor;
b) convecção de energia térmica;
c) reflexão do calor;
d) irradiação do calor;
15. Num planeta completamente desprovido de fluidos apenas pode ocorrer propagação de calor por:
a) convecção e condução;
b) convecção e irradiação;
c) condução e irradiação;
d) irradiação;
e) convecção;
16. Um ventilador de teto, fixado acima de uma lâmpada incandescente, apesar de desligado, gira lentamente algum tempo após a
lâmpada estar acesa. Esse fenômeno é devido à:
a) convecção do ar aquecido;
b) condução da luz e do calor;
c) irradiação da luz e do calor;
d) reflexão da luz;
e) polarização da luz;
17. A finalidade da utilização de um ventilador para atenuar a sensação de "calor" é:
a) aumentar a concentração de vapor de água junto à pele, resfriando-a.
b) diminuir a concentração de vapor de água junto à pele, aumentando a velocidade de evaporação do suor.
c) diminuir a velocidade de evaporação do suor, mantendo-o mais tempo em contato com a pele para que esta se resfrie.
d) reduzir a temperatura do ambiente.
e) aumentar a temperatura do ambiente, acelerando, assim, a velocidade de evaporação do suor.
18. Numa noite fria, preferimos usar cobertores de lã para nos cobrirmos. No entanto, antes de deitarmos, mesmo que existam vários
cobertores sobre a cama, percebemos que ela está fria, e somente nos aquecemos depois que estamos sob os cobertores há algum
tempo. Isso se explica porque:
a) o cobertor de lã não é um bom absorvedor de frio, mas nosso corpo sim.
b) o cobertor de lã só produz calor quando está em contato com nosso corpo.
c) o cobertor de lã não é um aquecedor, mas apenas um isolante térmico.
d) enquanto não nos deitamos, existe muito frio na cama que será absorvido pelo nosso corpo.
e) a cama, por não ser de lã, produz muito. Frio e a produção de calor pelo cobertor não é suficiente para seu aquecimento sem a
presença humana.
19. Uma garrafa térmica é feita de vidro espelhado para:
a) evitar a perda de calor por convecção.
b) facilitar que o calor seja conduzido para o seu interior, aumentando a temperatura do líquido contido na garrafa.
c) evitar a fuga de vapor de água.
d) refletir a radiação infravermelha.
e) permitir o rápido equilíbrio térmico com o meio exterior.
20. Dois blocos de madeira estão, há longo tempo, em contato direto com um outro de mármore, constituindo um sistema isolado.
Pode-se concluir que:
a) a temperatura de cada bloco é distinta dos demais;
b) a temperatura dos blocos de madeira é maior que a do bloco de mármore;
c) os três blocos estão em equilíbrio térmico entre si;
d) os três blocos estão à mesma temperatura apenas se possuem a mesma massa;
e) os blocos estão à mesma temperatura apenas se possuem o mesmo volume;
21. Os iglus, embora feitos de gelo, possibilitam aos esquimós neles residirem porque:
a) o calor específico do gelo é maior do que o da água;
b) o calor específico do gelo é extraordinariamente pequeno, comparado ao da água;
c) a capacidade térmica do gelo é muito grande;
d) o gelo não é um bom condutor de calor;
e) a temperatura externa é igual à interna;
22. O fato de o calor passar naturalmente de um corpo para outro deve-se:
a) à quantidade de calor existente em cada um;
b) à diferença de temperatura entre eles;
c) à energia cinética total de suas moléculas;
d) ao número de calorias existentes em cada um;
23. O fenômeno da convecção térmica se verifica:
a) somente em sólidos;
b) somente em líquidos;
c) somente em gases;
d) líquidos e gases;
24. A transmissão de calor por condução só é possível:
a) nos sólidos;
b) nos líquidos;
c) no vácuo;
d) nos meios materiais;
25. Tocando com a mão num objeto metálico à temperatura ambiente, notamos que parece mais frio que um objeto de madeira à
mesma temperatura.
a) realmente a madeira é sempre mais quente à temperatura ambiente;
b) os metais custam muito a entrar em equilíbrio térmico com o ambiente;
c) os metais são sempre mais frios que a temperatura ambiente;
d) o calor que a mão fornece se escoa rapidamente a todo o metal, devido a sua grande condutibilidade térmica;
Questões abertas
1. Um termômetro de mercúrio é calibrado de modo que, na temperatura de 0ºC, a altura da coluna é 4cm e, na
temperatura de 100ºC, a altura é 8cm.
Determine:
a) a função termométrica que relaciona a temperatura (ӨC) com a altura (h) da coluna de mercúrio;
b) a altura da coluna quando a temperatura
2. Numa cidade da Europa, no decorrer de um ano, a temperatura mais baixa no inverno foi 23ºF e a mais alta no
verão foi 86ºF. Qual a variação da temperatura em graus Celsius, ocorrida naquele período, nessa cidade?
3. Numa escala X de temperatura, os pontos fixos do gelo e do vapor correspondem, respectivamente, a 25ºX e a
85ºX. Calcule a temperatura de fusão do enxofre, que é 388K, nessa escala.
4. Determine a temperatura que, na escala Fahrenheit, é expressa por um número quatro vezes maior que o
correspondente na escala Celsius.