A Termologia é um ramo da Física que estuda os fenômenos térmicos como calor, temperatura, dilatação, energia térmica, estudo térmico dos gases etc.
1. Temperatura
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.
2. Escalas Termométricas
Existem várias escalas para se medir a temperatura de um corpo. Entre as mais usadas estão aFahrenheit (ºF) e a Celsius (ºC). A escala Celsius se baseia em duas temperaturas:
- a temperatura de solidificação (ou fusão) da água, que é a temperatura de passagem do estado líquido para o sólido (ou vice-versa).
- a temperatura de vaporização (ou condensação) da água, que é a temperatura de passagem do estado líquido para o gasoso (ou vice-versa).
Para a temperatura de solidificação é adotado o valor de 0º C; para a temperatura de condensação, 100º C.
A origem da escala Fahrenheit é menos simples. O importante para o nosso estudo é que as citadas temperaturas na escala Celsius equivalem respectivamente a 32º F e 212º F. A equação de transformação de uma escala na outra será:
1. Temperatura
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.
2. Escalas Termométricas
Existem várias escalas para se medir a temperatura de um corpo. Entre as mais usadas estão aFahrenheit (ºF) e a Celsius (ºC). A escala Celsius se baseia em duas temperaturas:
- a temperatura de solidificação (ou fusão) da água, que é a temperatura de passagem do estado líquido para o sólido (ou vice-versa).
- a temperatura de vaporização (ou condensação) da água, que é a temperatura de passagem do estado líquido para o gasoso (ou vice-versa).
Para a temperatura de solidificação é adotado o valor de 0º C; para a temperatura de condensação, 100º C.
A origem da escala Fahrenheit é menos simples. O importante para o nosso estudo é que as citadas temperaturas na escala Celsius equivalem respectivamente a 32º F e 212º F. A equação de transformação de uma escala na outra será:
3. A escala Kelvin
Se a medida de temperatura é a medida da agitação das partículas de um corpo, ao resfriá-lo essa agitação vai diminuindo. Em um caso limite, quando as partículas pararem, teremos a menor temperatura possível, o zero absoluto (-273º C). O físico Lorde Kelvin foi o primeiro a calcular teoricamente essa temperatura e criou uma nova escala. Nessa escala, de divisões centesimais, não existem temperaturas negativas e adota-se o zero como início da escala. Sua relação com a escala Celsius é dada por:
Se a medida de temperatura é a medida da agitação das partículas de um corpo, ao resfriá-lo essa agitação vai diminuindo. Em um caso limite, quando as partículas pararem, teremos a menor temperatura possível, o zero absoluto (-273º C). O físico Lorde Kelvin foi o primeiro a calcular teoricamente essa temperatura e criou uma nova escala. Nessa escala, de divisões centesimais, não existem temperaturas negativas e adota-se o zero como início da escala. Sua relação com a escala Celsius é dada por:
A escala Kelvin é a escala adotada oficialmente no SI (Sistema Internacional de Unidades).
4. Mudanças de fase
Existem 3 fases pela qual a matéria pode se apresentar: sólida, líquida e gasosa. Na figura constam as denominações das diversas passagens entre as fases:
4. Mudanças de fase
Existem 3 fases pela qual a matéria pode se apresentar: sólida, líquida e gasosa. Na figura constam as denominações das diversas passagens entre as fases:
5. 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.
6. Calorimetria
A medida da transferência de calor é a caloria (cal): 1 cal é a energia necessária para elevar em 1º C, 1 grama de água. O calor específico da água, que serve como parâmetro para o cálculo de outros materiais, é definido dessa relação:
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.
6. Calorimetria
A medida da transferência de calor é a caloria (cal): 1 cal é a energia necessária para elevar em 1º C, 1 grama de água. O calor específico da água, que serve como parâmetro para o cálculo de outros materiais, é definido dessa relação:
6.1. Calor Sensível
O calor sensível é aquele calor cedido ou recebido por um corpo desde que não aconteça mudança de fase.
Quando vários corpos com diferentes temperaturas são colocados em contato, há uma tendência das partículas transferirem e equalizarem as suas agitações. Com o passar do tempo todos os corpos irão adquirir uma única temperatura, chamada temperatura de equilíbrio térmico.
A equação que ilustra essa transferência é:
O calor sensível é aquele calor cedido ou recebido por um corpo desde que não aconteça mudança de fase.
Quando vários corpos com diferentes temperaturas são colocados em contato, há uma tendência das partículas transferirem e equalizarem as suas agitações. Com o passar do tempo todos os corpos irão adquirir uma única temperatura, chamada temperatura de equilíbrio térmico.
A equação que ilustra essa transferência é:
6.2. Calor Latente
No caso de haver uma mudança de fase, não existe mudança de temperatura, e o calor transferido é usado somente para a mudança de fase.
Equacionando:
No caso de haver uma mudança de fase, não existe mudança de temperatura, e o calor transferido é usado somente para a mudança de fase.
Equacionando:
6.3. Equilíbrio Térmico
A somatória dos calores cedidos e recebidos por todos os corpo de um sistema é nula:
A somatória dos calores cedidos e recebidos por todos os corpo de um sistema é nula:
| Exercícios |
| 1. (UEL-PR) Num termômetro de gás a volume constante, a grandeza termométrica é a pressão do gás. Quando esse termômetro é submetido a temperaturas de 20 °C e 80 °C encontram-se, para a pressão do gás, os valores 60 mm de Hg e 300 mm de Hg, respectivamente. A temperatura, em °C, para a qual esse termômetro indica 180 mm de Hg é: a) 25 b) 30 c) 35 d) 40 e) 50 |
| 2. (Fuvest-SP) Um bloco de massa 2,0 kg, ao receber toda a energia térmica liberada por 1 000 gramas de água, que diminuem a sua temperatura de 1 °C, sofre um acréscimo de temperatura de 10 °C. O calor específico do bloco, em cal/g °C, é: (calor específico da água: c 5 1,0 cal/g °C) a) 0,2 b) 0,1 c) 0,15 d) 0,05 e) 0,01 |
| 3. (Fuvest-SP) Uma dona de casa em Santos, para seguir a receita de um bolo, precisa de uma xícara de água a 50 °C. Infelizmente, embora a cozinha seja bem-aparelhada, ela não tem termômetro. Como pode a dona de casa resolver o problema? (Você pode propor qualquer procedimento correto, desde que não envolva termômetro). |
Respostas:
1. e
2. d
3. Uma das maneiras seria misturar água e gelo e após algum tempo misturar em partes iguais com água fervente.
1. e
2. d
3. Uma das maneiras seria misturar água e gelo e após algum tempo misturar em partes iguais com água fervente.
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