O documento discute os conceitos fundamentais da termologia, incluindo: 1) as principais escalas de temperatura (Celsius, Fahrenheit, Kelvin); 2) a definição de temperatura e como é medida; 3) a distinção entre calor e frio e a noção de que frio na verdade é a ausência de calor.

1. Aula 1
Escalas Termométricas
Calorimetria
Termologia
A termologiaestudaos fenômenosdoaquecimentoe resfriamentodoscorpos,através da definição
de novas grandezas (por exemplo: pressão, temperatura, energia interna, calor) e das relações
matemáticas e físicas que as envolvem. Para isso, os corpos são estudados tanto no nível
macroscópico quanto no microscópio. É a parte da física que estuda os fenômenos relativos ao
aquecimento, ao resfriamento ou às mudanças de estado físico em corpos que recebem ou cedem
energia. Temperatura e Calor são objetos de estudo da Termologia.
TEMPERATURA Temperaturaé a grandezafísicaassociadaao estadode movimentoouàagitação das
partículas que compõem os corpos. Moléculas muito agitadas = Temperatura alta. Moléculas pouco
agitadas = Temperatura baixa.
MEDIÇÃO DE TEMPERATURA
O termoscópiofoi o primeiroinstrumento construídoparamediratemperatura,em1597 por Galileu
Galilei. Consisteemumbulbocheiode ar,providode umtuboimersoemumrecipiente contendoum
líquido. Quando o ar aquece a pressão aumenta e o líquido desce.
TERMÔMETROS Todo dispositivo usado para medir temperatura é chamado de termômetro.
Há váriostiposde termômetros.Osmais
2. Escalas Termométricas
Existem várias escalas para se medir a temperatura de um corpo. Entre as mais usadas estão a
Fahrenheit(ºF) e a Celsius(ºC).A escalaCelsiusse baseiaemduastemperaturas: - a temperaturade
solidificação(oufusão)daágua,que é atemperaturade passagemdoestadolíquidoparaosólido(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
adotadoo valorde 0º C; para a temperaturade condensação,100º C. A origemda escalaFahrenheit
é menossimples.Oimportante para o nossoestudoé que as citadas temperaturasna escalaCelsius
equivalem respectivamente a 32º F e 212º F. A equação de transformação de uma escala na outra
será:

2. 3. A escala Kelvin
Se a medidade temperaturaé amedidada agitaçãodas partículasde umcorpo, ao resfriá-loessa
agitação vai diminuindo.Emumcaso limite, quandoaspartículaspararem, teremosamenor
temperaturapossível,ozeroabsoluto(-273ºC).O físico Lorde Kelvinfoi oprimeiroacalcular
teoricamente essatemperaturae criouumanova escala.Nessaescala,de divisõescentesimais,não
existemtemperaturasnegativase adota-se ozerocomoinícioda escala.Suarelação com a escala
Celsiusé dadapor:
A escalaKelviné aescalaadotada oficialmentenoSI(SistemaInternacional de Unidades).
Escala Celsius
É a escalausadano Brasil e na maior parte dos países,oficializadaem1742 peloastrônomoe físico
suecoAndersCelsius(1701-1744). Esta escalatemcomo pontosde referênciaatemperaturade
congelamentodaáguasob pressãonormal (0°C) e a temperaturade ebuliçãodaáguasobpressão
normal (100°C).
Escala Fahrenheit
Outra escalabastante utilizada,principalmente nospaísesde línguainglesa,criadaem1708 pelo
físicoalemãoDaniel Gabriel Fahrenheit(1686-1736), tendocomo referênciaatemperaturade uma
misturade geloe cloretode amônia(0°F) e a temperaturadocorpo humano(100°F).
Em comparação com a escalaCelsius:
0°C=32°F
100°C=212°F
Escala Kelvin
Tambémconhecidacomoescalaabsoluta,foi verificadapelofísicoinglêsWilliamThompson(1824-
1907), tambémconhecidocomoLorde Kelvin.Estaescalatemcomoreferênciaatemperaturado
menorestadode agitação de qualquermolécula(0K) e é calculadaapartir da escalaCelsius.
Por convenção,nãose usa "grau" para estaescala,ou seja0K, lê-se zerokelvine nãozerograu
kelvin.Emcomparaçãocom a escalaCelsius:
-273°C=0K
0°C=273K
100°C=373K
Conversõesentre escalas
Para que sejapossível expressartemperaturasdadasemumacerta escalapara outra qualquerdeve-
se estabelecerumaconvençãogeométricade semelhança.
Por exemplo,convertendoumatemperaturaqualquerdadaemescalaFahrenheitparaescala
Celsius:

3. Pelo princípio de semelhança geométrica:
Qual a temperaturacorrespondenteemescalaCelsiusparaa temperatura100°F?
Da mesmaforma,pode-se estabelecerumaconversão Celsius-Fahrenheit:
E para escalaKelvin:

4. EXERCICIO
Difícil) Um termômetrodefeituosomarca -2°Cpara o pontode geloe 103°C para o pontodo vapor.
pede-se?
Em que temperaturaesse termômetroofereceumaleituracorreta?
Vejamosoconfronto entre otermômetrodefeituosoe outrocorreto:
Defeituoso:-----------|-----------|-------|-------
................................PG..............D…
................................-2..............…
Correto:--------------|-----------|…
.................................0.........…
Medidasde segmentos:(D- PG)/(PV-PG) =(D+2)/(103+2) = (C-0)/(100-0)
(D+2)/105 = C/100
QuandoD = C, tem-se 100(D+2) = 105.D ...100D + 200 = 105D ...5D= 200 ....D = 40
Quandoo termômetrodefeituosomarcarD = 40 ºC esta leituraé correta: D = C = 40
O FRIONÃOEXISTE
Diz o conhecidoditadopopular: "Ofrio é psicológico".
Comoa maioriadosditadospopulares,estetambémtemumfundode verdade.Naverdade ofrio
não é uma entidade física.Ele nãoexiste.Maspara explicarissoprecisamosfalarprimeirodoseu
oposto:O CALOR. O calor de fato existe,tantoque conseguimosvisualizá-locomaparelhos
específicosque detectamradiaçãoinfravermelha. OCalor é definidona físicacomo uma energia
em movimento.Maisespecificamente,umaforma de energiaque sempre estáse movimentando
dos corpos de maior temperatura para os corpos de menor temperatura.
Por exemplo:todossereshumanossãosereschamadosdehomeotermos, istoé,temtemperatura
corpóreaconstante. A temperatura do corpo humano é 36 graus Celsius.Esta temperaturanão
pode aumentarnemdiminuir.Quandoaumentaficamoscomfebre.Quandodiminuiestamoscom
hipotermia.Então,digamosque hoje atemperaturadoambienteesteja20 grausCelsius.Neste caso,
o calor estarásaindodo nossocorpoem direçãoao ambiente.Masse a temperaturadoambiente
ultrapassaros 36 graus o fluxode calorinverte:ocalorcomeça a virdo ambiente parao nosso
corpo.
Portanto,sentimos"frio"quandoumagrande quantidadede calordeixaonossocorporapidamente.
Sentimos"calor"quandomuitocalorficaretidononossocorpo. O FRIO é simplesmente um
estímuloelétricoenviadopelonossocérebropara nos avisar que estamos perdendomuito
calor. "Frioé psicológico".Ele nãoexiste.Neste sentido,poderíamosdizerque FRIOÉ SIMPLESMETE
A AUSENCIA DE CALOR.Ou, emoutraspalavras,que sentimosfrioquandoestamosperdendomuito
calor para o ambiente.

5. Calorimetria
CALOR
Caloré a transferênciade energiade umobjeto ousistemaparaoutro,emrazão, exclusivamente,
da diferençade temperatureentre eles.
TEORIA DO CALORCOMO SUBSTÂNCIA
(CALÓRICO)
No séculoXVIII,ocalorera consideradoumaespécie de substânciainvisível ouumtipode fluido.
Segundoessateoria,asubstância“calor” ou “calórico” apresentavacaracterísticasespeciais:
A teoriadocalóricose tornouobsoleta,quando nãoconseguiuexplicaro
aquecimento provocadoporatritoentre doisobjetos,como umesfregarde mãos, por exemplo
AS UNIDADESDE MEDIDA DO CALOR
A unidade oficial de calornoSistema Internacional de Unidades(SI) é oJoule (J). Noentanto,na
resoluçãode problemasde trocade calor, dá-se preferência,porrazões históricas,àunidade caloria
(cal).
1 cal = 4,18 J
Caloriaé quantidade de calorque 1 grama de água pura deve receber,sobpressãonormal, paraque
sua temperaturasejaelevadade 14,5°C para 15,5 °C. A unidade múltiplaquilocaloria(kcal) também
é muitousadana medidade quantidade de calor.
1 kcal = 1 000 cal = 103 cal
O calor específicode umasubstânciamede numericamente aquantidade de calorrecebidaou
perdidaporum grama da substânciaao sofrera variaçãode temperatura1°C,sendousualmente
expressaemcal/g°C.

7. A energianecessáriaparafundirumgrama de geloa0 ºC é oitentavezesmaiorque aenergia
necessáriaparaelevarde 1 ºC a temperaturade umgrama de água.Coloca-se umblocode geloa 0
ºC dentrode um recipiente termicamente isolante,fornecendo-se,aseguir,calora uma taxa
constante.Transcorridocertointervalode tempo,observa-seotérminodafusãocompletadobloco
de gelo.Apósumnovo intervalode tempo,igualàmetade doanterior, atemperaturada água,em
ºC, será :
a) 20 b) 40 c) 50 d) 80 e) 100

8. Questão Enem2013
Em um experimentoforamutilizadasduasgarrafasPET, umapintadade brancoe a outra de preto,
acopladascada uma a um termômetro.Nopontomédiodadistância entre asgarrafas,foi mantida
acesa,durante algunsminutos,umalâmpadaincandescente.Emseguidaalâmpadafoi desligada.
Durante o experimento,forammonitoradasastemperaturasdasgarrafas:a) enquantoalâmpada
permaneceuacesae b) após a lâmpada serdesligadae atingiremequilíbriotérmicocomoambiente.
A taxade variaçãoda temperaturada garrafa preta,emcomparação à da branca, durante todo
experimento,foi
a) igual noaquecimentoe igual noresfriamento.
b) maior no aquecimentoe igual no resfriamento.
c) menorno aquecimentoe igual noresfriamento.
d) maior no aquecimentoe menornoresfriamento.
e) maior no aquecimentoe maior no resfriamento
Questão Enem2013
Aquecedoressolaresusadosemresidênciastêmoobjetivode elevar atemperaturadaágua até
70°C. Noentanto,a temperaturaideal daáguapara um banhoé de 30°C. Por isso,deve-se misturar
a água aquecidacom a água à temperaturaambiente de umoutroreservatório,que se encontraa
25°C. Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água friana misturapara umbanho à
temperaturaideal?
a) 0,111. b) 0,125. c) 0,357. d) 0,428. e) 0,833