2º ano do Ensino Médio
Termometria
Quente ou
frio?
Termometria
Temperatura é uma grandeza física
que mede o estado de agitação das
partículas de um corpo ou sistema
físico.
Termometria
Portanto,
a temperatura
indica o nível de
energia térmica
média das
partículas.
Energia térmica é a soma das
e...
Calor:aquecimentoeresfriamento
Calor é a energia térmica em trânsito
transferida de um corpo a outro devido
à diferença de...
Termometria
A temperatura é
medida por meio
de aparelhos
chamados de
termômetros.
Termômetroseescalastermométricas
A experiência mostra que algumas
características físicas dos corpos
variam com a mudança ...
Termômetroseescalastermométricas
A maneira como se gradua uma
escala termométrica é arbitrária, mas
nela sempre são indica...
Termômetroseescalastermométricas
As principais escalas termométricas
que iremos estudar são:
• Escala Celsius: atribui o v...
Termômetroseescalastermométricas
Escala Celsius
Lei Zero da Termodinâmica: “se dois
corpos A e B estão em equilíbrio
térmico com um terceiro C, então todos
estão em equil...
Termômetroseescalastermométricas
𝑇𝐶
5
=
𝑇𝐹 − 32
9
=
𝑇𝑘 − 273
5
Termômetroseescalastermométricas
ER1. Calcule a temperatura, em uma
escala X, que corresponda a 20 °C,
de modo que fique d...
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ER3. Uma escala termométrica X é
relacionada com a escala Celsius,
conforme mostra o gráf...
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EP1. Quando um corpo está mais
quente que outro, certamente:
a) há diferença na quantidad...
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EP2. A energia térmica de um corpo
é:
a) sinônimo de calor.
b) uma energia que não tem
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EP7. Efetue as conversões
solicitadas:
a) 68°F em °C;
b) -40 °C em °F.
c) 227 °C na escal...
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EP9. Uma escala termométrica E tem
seus valores dados em °E, em função
da temperatura na ...
Dilataçãotérmicanossólidos
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Todos os corpos existentes na natureza, sólidos, líquidos
ou gasosos, quando em processo de aqu...
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• Esse processo de contração e
dilatação dos corpos ocorre em
virtude do aumento ou
diminuição ...
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se caracteriza pela variação no
comprimento do corpo. Essa
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a dilatação que ocorre nos trilhos de
uma estrada de ferro, ...
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Dilatação Superficial: é a dilatação
que se caracteriza pela variação na
área superficial do co...
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Dilatação Superficial:
Dilataçãotérmicanossólidos
ER3. Uma placa retangular, de vidro
comum, de 50 cm de comprimento e
20 cm de largura, tem a te...
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Dilatação Volumétrica: é a dilatação
que se caracteriza pela variação no
volume do corpo. Essa ...
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ER5. Um bloco cúbico, de vidro
comum, de 5 cm de aresta, tem sua
temperatura elevada de 27 °C a...
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Dilataçãotérmicanossólidos
(PUC-RJ) Uma porca está muito
apertada no parafuso. O que você
deve fazer para afrouxá-la?
a) É...
Dilataçãotérmicanossólidos
(Ufmg 2006) João, chefe de uma
oficina mecânica, precisa encaixar um
eixo de aço em um anel de ...
Dilataçãotérmicanossólidos
IMPORTANTE:
• 𝛽= 2𝛼
• 𝛾 = 3𝛼
Exercícios
EP1. Calcule o coeficiente de
dilatação linear do material que
constitui uma barra cujo
comprimento L é represe...
Exercícios
EP9. Um pedaço de tungstênio tem
500 mm3 de volume, a 20 °C. Dado o
coeficiente de dilatação linear αw = 9.
10-...
Exercícios
1. Ao ser aquecida de 20°C a 520°C,
uma haste metálica sofre um
aumento de 0,2% em seu
comprimento. Determine o...
Dilataçãotérmicanoslíquidos
A dilatação térmica nos
líquidos, em geral, faz
com que ele transborde
do recipiente onde está...
Dilataçãotérmicanoslíquidos
A parte do líquido que
extravasa é chamada de
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líquido.
Dilatação aparent...
Dilataçãotérmicanoslíquidos
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com 2.000 mL de capacidade, está
cheio de álcool etílico, ...
Dilataçãoanômaladaágua
• A maioria das substâncias, durante
a fusão, aumenta de volume e, na
solidificação, diminui de vol...
Dilataçãoanômaladaágua
Lançando esse fenômeno no
gráfico do volume em função da
temperatura, sob pressão de 1
atm, temos:
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Exercícios
EP11. Um recipiente, com capacidade
de 10 L, é completamente preenchido
com álcool, em um dia frio, a 10 °C.
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Termologia - I-Termometria

  1. 1. 2º ano do Ensino Médio
  2. 2. Termometria Quente ou frio?
  3. 3. Termometria Temperatura é uma grandeza física que mede o estado de agitação das partículas de um corpo ou sistema físico.
  4. 4. Termometria Portanto, a temperatura indica o nível de energia térmica média das partículas. Energia térmica é a soma das energias cinéticas decorrentes da agitação das partículas que constituem a matéria.
  5. 5. Calor:aquecimentoeresfriamento Calor é a energia térmica em trânsito transferida de um corpo a outro devido à diferença de temperatura existente entre eles. Quando as temperaturas dos corpos se igualam, dizemos que eles atingiram o equilíbrio térmico
  6. 6. Termometria A temperatura é medida por meio de aparelhos chamados de termômetros.
  7. 7. Termômetroseescalastermométricas A experiência mostra que algumas características físicas dos corpos variam com a mudança de temperatura, tais como: • o comprimento de uma barra de metal • o volume de um líquido • a pressão de um gás a volume constante • a cor de um corpo Tais característica, denominadas propriedades termométricas são utilizadas no funcionamento dos TERMÔMETROS
  8. 8. Termômetroseescalastermométricas A maneira como se gradua uma escala termométrica é arbitrária, mas nela sempre são indicados dois pontos fixos de estados térmicos bem definidos, sob uma pressão atmosférica normal. São eles: • o ponto do gelo (1º ponto fixo) • o ponto do vapor (2º ponto fixo)
  9. 9. Termômetroseescalastermométricas As principais escalas termométricas que iremos estudar são: • Escala Celsius: atribui o valor de 0°C para o ponto do gelo e 100°C para o ponto do vapor. É dividido em cem partes iguais de 1°C cada • Escala Fahrenheit: atribui os valores de 32° F e 212°F para os pontos do gelo e do vapor. Assim, o termômetro Fahrenheit pode ser dividido, entre esses dois pontos fixos, em 180 partes (212 menos 32) de 1°F cada. • Escala Kelvin: é conhecida como escala absoluta, é a única em que o zero significa total ausência de agitação térmica. Na escala Celsius sobre Kelvin, verificamos que a temperatura do gelo fundente, 0o C, equivale a 273 K e, a ebulição da água a 100°C corresponde ao valor de 373 K. Portanto, a escala Kelvin está igualmente dividida em cem partes de 1 K (um Kelvin) cada uma. Ainda, o zero absoluto, temperatura na qual cessa toda a agitação molecular, mede -273,15o C.
  10. 10. Termômetroseescalastermométricas Escala Celsius
  11. 11. Lei Zero da Termodinâmica: “se dois corpos A e B estão em equilíbrio térmico com um terceiro C, então todos estão em equilíbrio térmico entre si” É em função do Princípio Zero da Termodinâmica que podemos mensurar a temperatura de um objeto utilizando um termômetro! Termômetroseescalastermométricas A CB Equilíbrio Equilíbrio Equilíbrio
  12. 12. Termômetroseescalastermométricas 𝑇𝐶 5 = 𝑇𝐹 − 32 9 = 𝑇𝑘 − 273 5
  13. 13. Termômetroseescalastermométricas ER1. Calcule a temperatura, em uma escala X, que corresponda a 20 °C, de modo que fique de acordo com o esquema mostrado. ER2. Se na escala Celsius houver uma variação de temperatura de 20 °C, então qual será a mudança correspondente na escala: a) Kelvin? b) Fahrenheit?
  14. 14. Termômetroseescalastermométricas ER3. Uma escala termométrica X é relacionada com a escala Celsius, conforme mostra o gráfico: a) Qual é o valor de x na escala X em função da temperatura Θ na escala Celsius? b) Calcule a temperatura em °C quando x = 3 °X.
  15. 15. Termômetroseescalastermométricas EP1. Quando um corpo está mais quente que outro, certamente: a) há diferença na quantidade de energia térmica. b) as temperaturas são iguais. c) as partículas do corpo mais quente estão mais agitadas. d) as partículas do corpo mais frio estão mais agitadas. e) as partículas do corpo mais quente têm menos energia cinética.
  16. 16. Termômetroseescalastermométricas EP2. A energia térmica de um corpo é: a) sinônimo de calor. b) uma energia que não tem qualquer relação com a energia cinética. c) uma grandeza idêntica à temperatura. d) independente da quantidade de partículas que esse corpo tem. e) a soma das energias cinéticas de agitação das partículas que compõem o corpo. EP3. Para a Termologia, o calor é: a) uma palavra que indica um ambiente quente. b) sinônimo de alta temperatura. c) a própria energia térmica de um corpo. d) a transferência de energia térmica do corpo mais quente para outro menos quente. e) o fluxo de energia térmica do corpo menos quente para outro mais quente.
  17. 17. Termômetroseescalastermométricas EP7. Efetue as conversões solicitadas: a) 68°F em °C; b) -40 °C em °F. c) 227 °C na escala absoluta. EP6. Determine a temperatura na escala E que corresponda a 30 °C, conforme o esquema apresentado. a) e = 26°E b) e = 36 °E c) e = 20 °E d) e = 16 °E e) e = -6 °E EP8. A variação de 45° na escala Celsius corresponde a que mudança de temperatura na escala: a) Kelvin? b) Fahrenheit?
  18. 18. Termômetroseescalastermométricas EP9. Uma escala termométrica E tem seus valores dados em °E, em função da temperatura na escala Celsius, de acordo com o gráfico apresentado. Então: a) relacione o valor de ΘE na escala E em função da temperatura ΘC na escala Celsius; b) determine a temperatura em °C quando ΘE = 6 °E. EP13. Teoricamente, na temperatura de zero absoluto (-273,15 °C) o que seria nulo? a) A quantidade de partículas de um gás. b) O volume de um corpo. c) A agitação térmica das partículas. d) A altura da coluna de mercúrio. e) O volume da substância termométrica.
  19. 19. Dilataçãotérmicanossólidos
  20. 20. Dilataçãotérmicanossólidos
  21. 21. Dilataçãotérmicanossólidos
  22. 22. Dilataçãotérmicanossólidos Todos os corpos existentes na natureza, sólidos, líquidos ou gasosos, quando em processo de aquecimento ou resfriamento, ficam sujeitos à dilatação ou contração térmica.
  23. 23. Dilataçãotérmicanossólidos • Esse processo de contração e dilatação dos corpos ocorre em virtude do aumento ou diminuição do grau de agitação das moléculas que constituem os corpos.
  24. 24. Dilataçãotérmicanossólidos Dilatação Linear: é a dilatação que se caracteriza pela variação no comprimento do corpo. Essa variação pode ser calculada a partir da seguinte equação matemática: Onde: • α é o coeficiente de dilatação térmica linear, cuja unidade é o °C-1, que depende da natureza do material que constitui o corpo; • Lo é o comprimento inicial do corpo; • ΔL é a variação do comprimento (dilatação) do corpo; • Δ𝜃 é a variação da temperatura do corpo. ∆𝐿 = 𝐿 𝑜. 𝛼. Δ𝜃
  25. 25. Dilataçãotérmicanossólidos ER1. Com a finalidade de compensar a dilatação que ocorre nos trilhos de uma estrada de ferro, é deixado um vão ou folga de 0,036% do comprimento de cada barra, à temperatura de 20°C. Calcule o coe- ficiente de dilatação linear do ferro, se aos 50°C as extremidades dos trilhos se tocam.
  26. 26. Dilataçãotérmicanossólidos Dilatação Superficial: é a dilatação que se caracteriza pela variação na área superficial do corpo. Essa variação na superfície do corpo pode ser calculada através da seguinte expressão: Onde: • 𝛽 é o coeficiente de dilatação térmica superficial, cuja unidade é o °C-1, que depende da natureza do material que constitui o corpo; • So é a superfície inicial do corpo; • ΔS é a variação da superfície (dilatação) do corpo; • Δ𝜃 é a variação da temperatura do corpo. ∆𝑆 = 𝑆 𝑜. 𝛽. Δ𝜃
  27. 27. Dilataçãotérmicanossólidos Dilatação Superficial:
  28. 28. Dilataçãotérmicanossólidos ER3. Uma placa retangular, de vidro comum, de 50 cm de comprimento e 20 cm de largura, tem a temperatura elevada de 10 °C até 30 °C. Então, qual será a área final da superfície dessa placa? Dado: α = 8.10-6 ºC-1
  29. 29. Dilataçãotérmicanossólidos Dilatação Volumétrica: é a dilatação que se caracteriza pela variação no volume do corpo. Essa variação pode ser calculada com a expressão: Onde: • 𝛾 é o coeficiente de dilatação térmica volumétrica, cuja unidade é o °C-1, que depende da natureza do material que constitui o corpo; • Vo é o volume inicial do corpo; • ΔV é a variação do volume (dilatação) do corpo; • Δ𝜃 é a variação da temperatura do corpo. ∆𝑉 = 𝑉𝑜. 𝛾. Δ𝜃
  30. 30. Dilataçãotérmicanossólidos ER5. Um bloco cúbico, de vidro comum, de 5 cm de aresta, tem sua temperatura elevada de 27 °C até 57 °C. Calcule o volume final desse cubo. Dado: α = 8.10-6 ºC-1 ER6. Um objeto tem uma cavidade cuja capacidade é de 8 mL, a 20 °C. Ele é aquecido até 120 °C. O material homogéneo e isótropo desse objeto tem coeficiente de dilatação linear igual a 2.10-5 °C-1. Qual é, nessas condições, a variação da capacidade volumétrica da cavidade?
  31. 31. Dilataçãotérmicanossólidos
  32. 32. Dilataçãotérmicanossólidos (PUC-RJ) Uma porca está muito apertada no parafuso. O que você deve fazer para afrouxá-la? a) É indiferente esfriar ou esquentar a porca. b) Esfriar a porca. c) Esquentar a porca. d) É indiferente esfriar ou esquentar o parafuso. e) Esquentar o parafuso.
  33. 33. Dilataçãotérmicanossólidos (Ufmg 2006) João, chefe de uma oficina mecânica, precisa encaixar um eixo de aço em um anel de latão, como mostrado nestafigura: À temperatura ambiente, o diâmetro do eixo é maior que o do orifício do anel. Sabe-se que o coeficiente de dilatação térmica do latão é maior que o do aço. Diante disso, são sugeridos a João alguns procedimentos, descritos nas alternativas a seguir, para encaixar o eixo no anel. Assinale a alternativa que apresenta um procedimento que NÃO permite esse encaixe. a) Resfriar apenas o eixo. b) Aquecer apenas o anel. c) Resfriar o eixo e o anel. d) Aquecer o eixo e o anel. e) Aquecer ambos ao mesmo tempo.
  34. 34. Dilataçãotérmicanossólidos IMPORTANTE: • 𝛽= 2𝛼 • 𝛾 = 3𝛼
  35. 35. Exercícios EP1. Calcule o coeficiente de dilatação linear do material que constitui uma barra cujo comprimento L é representado em função da temperatura f, no diagra- ma mostrado. EP8. Muitas vezes, quando colocamos dois copos de vidro idênticos um dentro do outro, eles acabam por ficar “presos”, dificultando a separação deles. Pense em um procedimento que permita separá-los, sem que se quebrem, utilizando água quente e/ou água fria.
  36. 36. Exercícios EP9. Um pedaço de tungstênio tem 500 mm3 de volume, a 20 °C. Dado o coeficiente de dilatação linear αw = 9. 10-6 °C-1, calcule seu volume a 520 °C.
  37. 37. Exercícios 1. Ao ser aquecida de 20°C a 520°C, uma haste metálica sofre um aumento de 0,2% em seu comprimento. Determine o coeficiente de dilatação do metal que constitui a haste. 2. A porcelana tem coeficiente de dilatação linear igual a 3,0. 10-6 °C-1. Uma placa desse material tem área de 100 cm2 a 10°C. Determine a variação da área da placa (dilatação superficial) e sua área final à temperatura de 110 °C. 3. (UFRRJ) Trilhos de aço são colocados em uma ferrovia, quando a temperatura é de 0oC. Se uma seção padrão tem comprimento igual a 12 m, e o coeficiente de dilatação linear do aço vale 11 x 10-6 ºC-1, indique o tamanho, em cm, do intervalo que deve existir entre as seções, de forma que haja compressão quando a temperatura alcançar 42 ºC. 4. O coeficiente de dilatação linear do alumínio é α = 22. 10-6 ºC-1. Uma placa de alumínio tem, a 0°C, área igual a 5 m². Determine a área da placa a 200°C.
  38. 38. Dilataçãotérmicanoslíquidos A dilatação térmica nos líquidos, em geral, faz com que ele transborde do recipiente onde está contido!!
  39. 39. Dilataçãotérmicanoslíquidos A parte do líquido que extravasa é chamada de dilatação aparente do líquido. Dilatação aparente do líquido = dilatação real do líquido – dilatação do recipiente
  40. 40. Dilataçãotérmicanoslíquidos ER7. Um recipiente, de vidro pirex, com 2.000 mL de capacidade, está cheio de álcool etílico, a 15 °C. Se a temperatura for elevada até 25 °C, que quantidade de álcool irá extravasar do recipiente? Dados: • coeficiente de dilatação volumétrica do álcool etílico γ = 0,0011 ºC-1, • coeficiente linear do vidro pirex α = 0,000003 ºC-1
  41. 41. Dilataçãoanômaladaágua • A maioria das substâncias, durante a fusão, aumenta de volume e, na solidificação, diminui de volume. • A água é uma das exceções: ela diminui de volume na fusão e aumenta de volume na solidificação. Essa dilatação irregular é o que permite ao gelo flutuar na água líquida
  42. 42. Dilataçãoanômaladaágua Lançando esse fenômeno no gráfico do volume em função da temperatura, sob pressão de 1 atm, temos: Situação 1: volume do gelo aumenta com o aumento de temperatura abaixo de 0 °C, valendo a dilatação térmica. Situação 2: volume diminui na fusão à temperatura constante de 0 °C. Situação 3: volume da água diminui com o aumento de temperatura de 0 °C a 4 °C. Situação 4: o volume da água aumenta com o aumento de temperatura acima de 4 °C, valendo a dilatação térmica.
  43. 43. Exercícios EP11. Um recipiente, com capacidade de 10 L, é completamente preenchido com álcool, em um dia frio, a 10 °C. No dia seguinte, a temperatura máxima é de 20 °C. O coeficiente de dilatação do álcool é igual a 0,001 ºC- 1. Desprezando a dilatação do re- cipiente e a evaporação do álcool, que volume do líquido terá transbordado do recipiente quando a temperatura máxima for alcançada?

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