1. A temperatura mede o estado de agitação térmica das partículas que constituem um corpo. 2. Os pontos fixos mais utilizados para construir escalas de temperatura são o ponto do gelo e o ponto do vapor. 3. Nas escalas Celsius e Fahrenheit, o ponto do gelo é 0°C e 32°F, e o ponto do vapor é 100°C e 212°F.

1. FÍSICA
TERMOMETRIA
1. INTRODUÇÃO de números, fazendo corresponder a cada temperatu-
ra um número, temos um instrumento chamado ter-
Termometria é a parte da Termofísica que tem mômetro (a escala de números é chamada de escala
por meta o estudo e a medição da temperatura, ou se- termométrica). O termômetro mais comum consiste
ja, ela tem por finalidade associar um número a cada em um capilar de vidro, adaptado a um pequeno bul-
estado térmico, de modo a permitir comparações en- bo, também de vidro, contendo o metal mercúrio no
tre estados térmicos de corpos diferentes. A medida estado líquido. Funciona como grandeza termométri-
da temperatura é feita por um processo indireto. ca o comprimento da coluna capilar de mercúrio.
Experimentalmente, verificou-se que determi-
nadas características dos corpos se alteram quando
sua temperatura muda, ou seja, certas grandezas são
afetadas pela alteração do estado térmico do corpo. O
comprimento de uma barra, o volume de um líquido,
a pressão de um gás, a resistência elétrica de um con-
tubo capilar
dutor variam com a temperatura e, medindo os valo-
res destas grandezas, podemos avaliar o estado
térmico do corpo.
2. TEMPERATURA coluna de mercúrio
h
Temperatura é uma grandeza primitiva e, por-
tanto, não pode ser definida. Mas a idéia macroscópi-
ca sobre temperatura tem origem na sensação que nos
diz se um corpo está frio ou quente. Quando tocamos bulho
um corpo, nossa sensibilidade térmica nos permite
Termômetro de mercúrio: a cada tempertura T
fazer uma estimativa grosseira de sua temperatura. corresponde uma altura h.
Tal estimativa é proporcionada através do nosso tato,
que pode nos levar a situações enganosas de tempera-
tura. A seguir, relatamos uma experiência clássica, Graduação do termômetro
mostrando este tipo de engano: tome três recipientes Na graduação de um termômetro, costuma-se
contendo água quente, morna e fria. Mergulhe uma atribuir pontos de referência para as temperaturas,
das mãos na água quente e a outra na água fria por que correspondem a estados térmicos bem determi-
um determinado tempo. Coloque agora as duas mãos nados e de fácil obtenção na prática: são os chamados
na água morna. A sensação térmica será igual para as pontos fixos. Os dois pontos fixos mais utilizados na
duas mãos? Não, a água morna parecerá fria para a construção de escalas de temperatura são: o ponto do
mão que estava na água quente, e parecerá quente pa- gelo e o ponto do vapor.
ra a que estava na água fria. Assim, é evidente que a Ponto do gelo
sensibilidade à temperatura é muito limitada, não Corresponde à fusão do gelo sob pressão de
sendo precisa para ser útil em ciência. 1atm. O termômetro é colocado em gelo moído em
Em nível microscópico, pode-se dizer que equilíbrio térmico com água (gelo fundente). Observe
temperatura é uma grandeza que mede o estado de que o mercúrio desce. Pouco depois ele estaciona.
agitação térmica das partículas que constituem um Enquanto durar a fusão de gelo, o mercúrio manterá a
corpo. Em um gás, por exemplo, quanto maior a ve- sua posição. Marque a posição do extremo da coluna
locidade média de suas moléculas, maior a sua tem- de mercúrio.
peratura.
3. TERMÔMETRO DE MERCÚRIO
A variação do estado térmico de um corpo é
sempre acompanhada da variação de algumas de suas
propriedades. Estas são denominadas propriedades
termométricas, e as grandezas com que são medidas,
grandezas termométricas. Um sistema que apresenta
uma propriedade termométrica chama-se termoscó-
pio. Ao acrescentarmos a um termoscópio uma escala
Editora Exato 1

2. correspondem a dois pontos da altura h do termôme-
tro. O intervalo entre esses dois pontos é dividido em
100 partes.
A escala de temperatura Kelvin atribui o valor
temperatura zero de temperatura ao zero absoluto, por isso é cha-
do primeiro mada de escala absoluta. Naturalmente, percebe-se
tg ponto fixo que na escala Kelvin não há leituras negativas.
Para converter uma temperatura expressa em
graus Celsius para a escala Kelvin, adiciona-se, na
prática, 273 ao valor da temperatura.
Em países de língua inglesa, como Inglaterra e
Estados Unidos, é muito comum o uso da escala Fa-
hrenheit. Esta escala foi criada de forma que a tempe-
ratura mais baixa ocorrida na Inglaterra, cerca de –
18ºC, correspondesse a 0ºF e a temperatura do corpo
humano, cerca de 37ºC, fosse 100ºF. As temperaturas
de fusão do gelo e ebulição da água, sob pressão
normal, são 32ºF e 212ºF, dividindo o intervalo entre
Ponto do vapor estes dois pontos em 180 partes. Abaixo, representa-
Corresponde à ebulição da água, sob pres- mos a conversão entre as escalas:
são de 1atm.
Exponha agora o termômetro aos vapores Celsius Fahrenheit Kelvin
d’água em ebulição, tomando o cuidado de não
tocar a superfície. Observe que o mercúrio sobe. ponto do vapor 100ºC 212ºF 373K
Marque a posição do extremo da coluna de mer-
cúrio.
TC TF T
Temperatura
do segundo ∆H
V
ponto fixo
tg
h ∆h
ponto
do gelo 0ºC 32ºF 273K
hg
h-altura da coluna de mercúrio
Tc − 0 T − 32 T − 273
= f =
100 − 0 212 − 32 373 − 273
Tc T − 32 T − 273
= f =
100 180 100
Tc Tf − 32 T − 273
= =
5 9 5
Em particular:
4. ESCALAS TERMOMÉTRICAS T = Tc + 273
Há ainda outras escalas, como, por exemplo, a
Escalas termométricas são um conjunto de va- escala absoluta Rankine. Ela, por ser uma escala ab-
lores numéricos de temperaturas, associados a um de- soluta, só apresenta valores acima de zero e se rela-
terminado estado térmico preestabelecido, ciona com a escala Fahrenheit da seguinte forma:
denominado ponto fixo da escala.
Para a graduação do termômetro de mercúrio, TR = TF + 459,67
usamos a escala Celsius, oriunda dos antigos graus
centígrados, que atribuíam os valores 0°C a 100°C às
5. EQUILÍBRIO TÉRMICO
temperaturas de fusão (ponto do gelo) e ebulição
(ponto do vapor) da água, sob pressão normal, que
Editora Exato 2

3. A experiência mostra que, quando colocamos Os termômetros de mercúrio são muito utiliza-
um corpo quente próximo a um corpo frio, este se dos na prática, pois:
aquece e o corpo quente se esfria. O processo conti-
- O mercúrio é facilmente obtido em elevado grau de
nua até que, num dado momento, as temperaturas dos
pureza.
dois corpos se igualam. Neste instante, dizemos que
os dois corpos se encontram em equilíbrio térmico. - O mercúrio apresenta dilatação térmica regular e
Generalizando, temos que: muito superior à do vidro.
Dois corpos estão em equilíbrio térmico quan- - Sob pressão normal, o mercúrio é líquido num in-
do tiverem a mesma temperatura. tervalo de temperaturas bastante extenso (entre
39°C e 359°C), o que abrange os fenômenos tér-
6. PRINCÍPIO ZERO DA TERMODINÂMICA micos mais freqüentes.
Dois corpos em equilíbrio térmico com um ter- - O mercúrio não adere ao vidro e não reage com ele.
ceiro estão em equilíbrio térmico entre si.
- Os termômetros de mercúrio são de fácil construção
7. LEITURA COMPLEMENTAR e cômodos no manuseio.
Termômetro clínico ESTUDO DIRIGIDO
É um termômetro de mercúrio adaptado para
funcionar no intervalo de temperaturas de 35°C a 1 Defina temperatura em nível microscópico.
44°C.
Normalmente, o termômetro clínico é utilizado
na determinação da temperatura do corpo humano e 2 Cite os pontos fixos mais utilizados na constru-
de outros seres vivos. ção de escalas de temperatura.
Como é construído com a finalidade básica de
indicar a temperatura mais elevada por ele atingida, 3 Quais são os pontos fixos das escalas Celsius e
quando em contato com o corpo humano, o termôme- Fahrenheit?
tro clínico é considerado um termômetro de máxima.
Para que esse objetivo seja alcançado, há um estran-
gulamento do tubo capilar na região que o liga ao EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
bulbo, evitando, assim, o refluxo de mercúrio após
ter atingido a temperatura máxima. 1 Transforme 40ºC em ºF
Resolução: basta usar as escalas.
estrangulamento
100ºC 212
44
35
bulho
40 TF
Para desfazer o efeito do estrangulamento, é 0 32
suficiente sacudir o termômetro com movimentos rá-
pidos: a inércia do mercúrio leva-o de volta ao bulbo. Assim, temos:
O termômetro clínico deve ter pequenas di- 40 − 0 T − 32
= F →
mensões, a fim de atingir o equilíbrio térmico com o 100 − 0 212 − 32
corpo humano rapidamente, e sua escala deve ser fra- 40 TF − 32
= →
cionada para que seja sensível a pequenas variações 100 180
de temperatura. Na prática, o termômetro clínico a- 4 TF − 32
= →
presenta tubo capilar de alguns milímetros de diâme- 1 18
4.18 = TF − 32 → 72 = TF − 32
tro e comprimento de dez centímetros,
aproximadamente. T F = 72 + 32 → TF = 104º F
Se você preferir, pode decorar a equação:
O termômetro clínico, quando usado em mais
de um paciente, pode funcionar como veículo de con- Tc FF − 32
taminação microbiana. Assim, após cada tomada de 5
=
9
temperatura, ele deve ser esterilizado. Mas, devido ao
pequeno intervalo de temperaturas (35°C a 44°C) em
que ele trabalha, essa esterilização não pode ser feita
através de processos que utilizam temperaturas ele-
vadas. O álcool, então, é o anti-séptico recomendado.
Editora Exato 3

4. 2 Que temperatura apresenta a mesma marcação 5 O sêmen bovino utilizado para inseminação arti-
nas escalas Celsius e Fahrenheit. ficial é conservado em nitrogênio líquido que, à
Resolução: Aqui, vamos usar a equação pronta. pressão normal, tem temperatura de 78K. Calcule
Veja: esta temperatura em ºC e ºF.
Tc TF − 32
= , se Tc = TF , temos
5 9
Tc Tc − 32 GABARITO
= →
5 9
9. = 5 (Tc − 32) →
Tc Estudo dirigido
9 = 5 − 160
Tc Tc 1 Em nível microscópico, pode-se dizer que tempe-
9 − 5 = −160
Tc Tc ratura é uma grandeza que mede o estado de agi-
4 = −160
Tc tação térmica das partículas que constituem um
Tc = −
160
→ Tc = −40ºC corpo.
4
2 Os dois pontos fixos mais utilizados são os pon-
tos do gelo e do vapor. O primeiro corresponde
EXERCÍCIOS ao ponto de fusão do gelo à pressão de 1atm, en-
quanto o segundo corresponde à ebulição da água
1 Julgue os itens: à pressão de 1atm.
1 A temperatura é uma medida que dá a noção 3
do grau de agitação das moléculas de um cor-
po. Escala Celsius Escala Fahrenheit
2 Se um corpo A está em equilíbrio térmico 100ºC vapor 212ºF vapor
com um corpo B, pode-se dizer que estão em
equilíbrio térmico entre si.
3 O ponto de fusão da água a 1 atm em diferen-
tes escalas é de 0ºC, 32ºF e 273K.
4 As escalas Kelvin e a Fahrenheit só podem 0ºC gelo 32ºF gelo
apresentar valores não-negativos de temperatu-
ra. Exercícios
1 C, C, C, E
2 Que temperatura apresenta a mesma marcação 2 –40 0(°C ou °F)
numérica nas escalas Celsius e Fahrenheit?
3 55cm
3 Um termômetro clínico de mercúrio, ao ser cali- 4 62,5°x
brado, apresentava a coluna de mercúrio com 5 –195°C e –319°F
uma altura de 1,0cm para 35ºC e 11,5 cm para
42ºC. Que altura teria a coluna de mercúrio a
uma temperatura de 38ºC?
4 Uma escala arbitrária X relaciona-se com a esca-
la Celsius de acordo com o diagrama a seguir.
Qual a temperatura na escala X correspondente à
temperatura de ebulição da água?
°C
80
20
0 50 °X
Editora Exato 4