O documento discute conceitos fundamentais de energia térmica, calor e temperatura, incluindo: (1) temperatura é uma medida da agitação das partículas de um corpo; (2) calor flui de corpos quentes para frios; (3) corpos em equilíbrio térmico não trocam energia. O documento também descreve vários tipos de termômetros e escalas de temperatura, como Celsius, Fahrenheit e Kelvin.

1. Ciências da Natureza e
suas Tecnologias - Física
Ensino Médio, 2ª Série
ENERGIA TÉRMICA
Prof. Orlando

4. Calor e Temperatura
Temperatura: é uma grandeza física,
que mede o grau de agitação das
partículas de um corpo, substância
ou sistema físico.
Calor: é a energia térmica que flui de um corpo de maior temperatura para um de
menor temperatura.
Imagem:
Greg
L
/
GNU
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Documentation
License
Imagem: SEE-PE

5. TERMOLOGIA é a parte da Física que estuda os
fenômenos relacionados com a energia térmica, o
calor e a temperatura.
FÍSICA, 2ª Série
ENERGIA TÉRMICA
Imagem: Gérald Tapp / Creative Commons Attribution-Share Alike
3.0 Unported
Imagem: Fir0002, flagstaffotos.com.au / GNU Free Documentation
License / http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fire02.jpg

6. ◼ As partículas constituintes dos corpos estão em contínuo movimento.
Entende-se temperatura, como sendo uma grandeza que mede a
maior ou menor intensidade dessa agitação térmica.
A quantidade que informa quão quente ou frio é um
objeto em relação a algum padrão é chamada de
temperatura (1).
Imagens:
SEE-PE

7. ◼ As partículas constituintes dos corpos estão em contínuo movimento.
Entende-se temperatura, como sendo uma grandeza que mede a
maior ou menor intensidade dessa agitação térmica.
A quantidade que informa quão quente ou frio é um
objeto em relação a algum padrão é chamada de
temperatura (1).
MAIOR
TEMPERATURA
MENOR
TEMPERATURA
Imagens:
SEE-PE

8. Se os corpos estiverem a
temperaturas diferentes, a
energia pode ser trocada entre
eles (2).
No equilíbrio térmico os corpos em contato térmico deixam de trocar energia.
Frequentemente associamos o conceito de temperatura com o grau de quente
ou de frio de um corpo que tocamos .
A NOSSA PELE É SENSÍVEL À TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA E
NÃO À TEMPERATURA DO CORPO.
Imagem:
SEE-PE

9. Lei Zero da Termodinâmica
"Se dois corpos estão em
equilíbrio térmico com um
terceiro, então eles estão
em equilíbrio térmico entre
si." (3)
Imagem:
SEE-PE

10. Termometria
Termômetro – Um dispositivo calibrado para medir a temperatura do corpo.
É a partir da termologia que se estudam os processos de medição da temperatura
de um corpo.
Imagem:
Zwager
/
Public
Domain

11. COMO MEDIR A TEMPERATURA
Algumas das propriedades físicas que mudam com a temperatura e que são
usadas nos termômetros:
• o volume de um líquido;
• o comprimento de um sólido;
• a pressão de um gás mantido a volume constante;
• o volume de um gás mantido a pressão constante;
• a resistência eléctrica de um condutor;
• a cor de um corpo quente.
Imagem:
Geof
from
de.wikipedia.org
/
GNU
Free
Documentation
License
Termômetro
• Instrumento destinado a medir
a temperatura dos corpos;
• A medida da temperatura é
feita de forma indireta;
• Grandezas e substâncias
termométricas;

12. TIPOS DE TERMÔMETROS
Podem ser: de mercúrio, a álcool, clínico, Six e Bellani, de
resistência elétrica, bimetálico, de pressão de gás, laser e
infravermelho.
Imagem superior à esquerda: Menchi / GNU Free Documentation
License. Inferior à esquerda: Biol / Public Domain. E acima: Optris /
Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

13. Escalas Termométricas - GRADUAÇÃO

14. Escalas Termométricas
Escala Celsius
A Escala Celsius construída em 1742, pelo físico e astrônomo
sueco Anders Celsius, que adotou para o ponto de fusão de
gelo o valor 0 (zero) e para o ponto de ebulição da água o
valor 100 (cem). Dividiu-se o intervalo obtido entre os
pontos fixos em cem partes iguais, em que cada parte
corresponde a uma unidade da escala e foi denominada
de grau Celsius, cujo símbolo é o °C.
Como o intervalo entre os pontos fixos dessa escala foi
dividido em cem partes iguais, ela recebeu o nome
de centesimal e, atualmente, a Escala Celsius é a mais
utilizada em todo o mundo (4).
Imagem:
Olof
Arenius
/
Astronomical
observatory
of
Uppsala
University
/
Public
Domain.
Imagem:
Pearson
Scott
Foresman
/
Wikimedia
Foundation
/Public
Domain

15. Escala Fahrenheit
A Escala Fahrenheit foi construída, em 1727, pelo físico alemão
Daniel Gabriel Fahrenheit, que adotou o valor 0 (zero) para a
mistura: água, gelo picado e sal; e o valor 100 para a temperatura do
corpo humano. Dividiu-se o intervalo entre esses pontos fixos em 100
partes iguais e cada parte recebeu o nome de grau Fahrenheit, cujo
símbolo é °F.
Ao compararmos os pontos fixos escolhidos por Fahrenheit e Celsius,
temos para o ponto de fusão do gelo o valor 32 °F e para o ponto de
vapor da água o valor 212 °F; o intervalo dividido em 100 partes
iguais pelo sueco (Celsius) é dividido em 180 partes iguais Fahrenheit
(5).
Esta escala foi utilizada principalmente pelos países que foram colonizados pelos britânicos,
mas seu uso atualmente se restringe a poucos países de língua inglesa, como os Estados
Unidos e Belize.
Imagem:
Pearson
Scott
Foresman
/
Wikimedia
Foundation
/Public
Domain

16. • Em países de clima frio, as temperaturas
assumem, quase sempre, valores positivos na
escala Fahrenheit, o que não é acompanhado
pela graduação em Celsius. O zero Fahrenheit é
-17,78 °C, portanto, poucas serão as situações
em que serão apresentados valores negativos na
previsão do tempo, o que facilita a compreensão
de temperatura pelos habitantes de países de
clima frio, principalmente para cálculos de
amplitude térmica pelos mais humildes.
(Exemplo: uma cidade com temperatura abaixo
do ponto de fusão da água somente durante a
noite) (9).
VANTAGENS
Imagem:
Pearson
Scott
Foresman
/
Wikimedia
Foundation
/Public
Domain

17. • Em Celsius, a definição da passagem de estado febril para febre que precisa da
utilização de medicamentos está entre os valores 37 e 38 °C. Em Fahrenheit,
acostumou-se a tratar pacientes com medicamentos, quando a febre destes chega
a valores de 3 dígitos (100 °F = 37,78 °C). É usual encontrar, nos países que
utilizam a medida, enfermeiras falando: "A temperatura já atingiu três dígitos,
vamos dar uma medicação". Numa época pré-industrial e antes do
aperfeiçoamento do setor de saúde, esta foi uma valiosa informação para
enfermeiros e médicos, fato que parece perder a importância com o passar do
tempo (11).
VANTAGENS

18. Escala kelvin
O Termômetro de Gás
O comportamento observado
nesse dispositivo é a variação da
pressão com a temperatura de um
volume fixo de gás.
Foi calibrado utilizando-se os pontos de
fusão do gelo e de ebulição da água.
A altura h (a diferença entre os níveis do
reservatório e da coluna A) indica a
pressão no frasco.
Imagem:
Autor
Desconhecido
/
United
States
public
domain
Mercúrio

19. Se quisermos medir a temperatura de uma substância, colocamos o frasco de
gás em contato térmico com a substância e ajustamos a coluna de mercúrio.
Curva de calibração
Imagem: Kuroisam
/ Public Domain
Imagem:
SEE-PE

20. A figura mostra a curva de calibração para três gases diferentes.
Observamos que se estendermos as
retas rumo às temperaturas negativas,
para P=0, a temperatura é de –273,15
C para as três retas.
Tal temperatura deve representar um limite inferior para os processos físicos, porque
a pressão mais baixa possível é P=0 (seria um vácuo perfeito).
Isso sugere que essa temperatura em
particular tem importância universal,
pois não depende da substância usada
no termômetro.
Definimos a temperatura de –273,15 C como sendo o zero absoluto.
Imagem: SEE-PE

21. Assim, Kelvin atribuiu o valor zero para este
estado térmico(zero absoluto) e o valor de 1
kelvin a uma extensão igual à do grau Celsius,
de modo que o ponto de fusão do gelo,
corresponde a 273 K e o ponto de ebulição da
água, corresponde a 373 K. O nome e o
símbolo grau kelvin foram abolidos em
convenção científica internacional e
substituídos simplesmente por kelvin;
portanto, ao invés de 10 °K, escreve-se 10 K e
lê-se: dez kelvin.
Imagem:
Celsius_kelvin_estandar_1954.png:
Homo
logos
/
Modificações
feitas
por
Kismalac
/
GNU
Free
Documentation
License.

22. Posteriormente, descobriu-se ser impossível atingir o estado de
agitação molecular nulo; as moléculas têm uma energia mínima
denominada energia do ponto zero, e o zero absoluto é
inatingível na prática. O zero absoluto é obtido por extrapolação
e não deve ser interpretado como o estado em que as partículas
estariam em completo repouso, pois elas possuem uma energia
mínima finita e apresentam movimento.

23. CONVERSÃO ENTRE AS ESCALAS
• FÓRMULA GERAL PARA CONVERSÃO DE
TEMPERATURA:

24. CONVERSÃO ENTRE AS ESCALAS

25. CONVERSÃO ENTRE AS ESCALAS
• EXEMPLOS:

26. É um termômetro de mercúrio adaptado para funcionar no intervalo de temperaturas de 35°C a
44°C. Normalmente, é utilizado na determinação da temperatura do corpo humano e de outros
seres vivos. Como é construído com a finalidade básica de indicar a temperatura mais
elevada por ele atingida, quando em contato com o corpo humano, o termômetro clínico é
considerado um termômetro de máxima.
Para que esse objetivo seja alcançado, há um estrangulamento do tubo capilar na região que o
liga ao bulbo, evitando, assim, o refluxo de mercúrio após ter atingido a temperatura máxima.
Para desfazer o efeito do estrangulamento, é suficiente sacudir o termômetro com movimentos
rápidos, pois a inércia do mercúrio leva-o de volta ao bulbo. O termômetro clínico deve ter
pequenas dimensões, a fim de atingir o equilíbrio térmico com o corpo humano rapidamente, e sua
escala deve ser fracionada para que seja sensível à pequenas variações de temperatura. Na prática,
o termômetro clínico apresenta tubo capilar de alguns milímetros de diâmetro e comprimento de
dez centímetros aproximadamente (18).
TERMÔMETRO CLÍNICO
Imagem:
Zwager
/
Public
Domain

27. O termômetro clínico, quando usado em mais de um paciente, pode funcionar como
veículo de contaminação microbiana. Assim, após cada tomada de 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 elevadas. O álcool é, portanto, o antisséptico
recomendado.
Os termômetros de mercúrio são muito utilizados na prática, pois:
- o mercúrio é facilmente obtido em elevado grau de pureza;
- o mercúrio apresenta dilatação térmica regular e muito superior à do vidro;
- sob pressão normal, o mercúrio é líquido num intervalo de temperaturas bastante
extenso (entre 39°C e 359°C), o que abrange os fenômenos térmicos mais frequentes;
- o mercúrio não adere ao vidro e não reage com ele;
- os termômetros de mercúrio são de fácil construção e cômodos no manuseio (19).

28. A escala Réaumur é uma escala de temperatura concebida
em 1731 pelo físico e inventor francês René-Antoine Ferchault de
Réaumur (1683-1757), cujos pontos fixos são o ponto de
congelamento da água (zero) e seu ponto de ebulição (80 graus).
Inventou um termômetro a álcool e apresentou uma escala
termométrica para esses tipos de termômetros (1730), que fez
muito sucesso na Europa Ocidental.
Assim, a unidade desta escala, o grau Réaumur, vale 4/5 de 1
grau Celsius e tem o mesmo zero que o grau Celsius. Seu símbolo
é °R.
OUTRAS ESCALAS – EM DESUSO
ESCALA RÉAUMUR
Imagem:
J.
Pizzetta
/
United
States
public
domain
Imagem:
Green
Lane
/
GNU
Free
Documentation
License

29. ESCALA RANKINE
Escala Termométrica inventada por
William John Macqorn Rankine
(1820 - 1872), físico escocês que
atribuiu o valor zero ao zero
absoluto e utilizou o grau Fahrenheit
como unidade de variação (20).
Imagem:
United
States
public
domain
Imagem:
SEE-PE

30. Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do
Acesso
3b, 4, 5, 6,
20a, 21,
25, 29b
SEE-PE Acervo SEE-PE 23/02/2012
2a Fir0002, flagstaffotos.com.au / GNU Free
Documentation License /
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fir
e02.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fire02.
jpg
09/02/2012
2b Gérald Tapp / Creative Commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Iceber
gs.jpg
09/02/2012
3a Greg L / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Therm
ally_Agitated_Molecule.gif
09/02/2012
7 e 26 Zwager / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kwikth
ermometers.jpg
09/02/2012
8 Geof from de.wikipedia.org / GNU Free
Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Therm
ometer4x_75percent_15.389.jpg
09/02/2012
9a Menchi / GNU Free Documentation Licensehttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Clinica
l_thermometer_38.7.JPG
09/02/2012
9b Biol / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Koorts
thermometers-AFEC-0120-
Lot240901%2BHartmann-0123-Lot3499.jpg
09/02/2012
9c Optris / Creative Commons Attribution-
Share Alike 3.0 Unported
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Optris
CT.jpg
09/02/2012
Tabela de Imagens

31. Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do
Acesso
11a Olof Arenius / Astronomical observatory of
Uppsala University / Public Domain.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Anders
-Celsius-Head.jpg
10/02/2012
11b Pearson Scott Foresman / Wikimedia
Foundation /Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Therm
ometer_(PSF)_de.svg
10/02/2012
12 Pearson Scott Foresman / Wikimedia
Foundation /Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Therm
ometer_(PSF)_de.svg
10/02/2012
13 Autor Desconhecido, 1735 / Horrebows Basis
Astronomiæ / United States Public Domain
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ole_R%C3%B8
mer_at_work.jpg
10/02/2012
14a Autor Desconhecido / United States public
domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fahren
heit_small.jpg
10/02/2012
14b Daniel Gabriel Fahrenheit / United States Public
Domain
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Daniel_Gabriel
_Fahrenheit_Signature.svg
10/02/2012
16 Pearson Scott Foresman / Wikimedia
Foundation /Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Therm
ometer_(PSF)_de.svg
10/02/2012
19a Autor Desconhecido / United States public
domain
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elvin_photograph.jpg
10/02/2012
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32. Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do
Acesso
19b Kuroisam / Public Domain Kuroisam / Public Domain 10/02/2012
20b Kuroisam / Public Domain Kuroisam / Public Domain 10/02/2012
23 Celsius_kelvin_estandar_1954.png: Homo logos
/ Modificações feitas por Kismalac / GNU Free
Documentation License.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Celsius
Kelvin.svg
10/02/2012
28a J. Pizzetta / United States Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reaum
ur_1683-1757.jpg
10/02/2012
28b Green Lane / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Old_R%
C3%A9aumur_scale_thermometer_-
_IMG_0983.JPG
10/02/2012
29a Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:W_J_M
_Rankine.JPG
10/02/2012
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