Termo

Prévia do material em texto

FÍSICA 
Profª: Rosany Fernandes 
 
Termologia 
 
Temperatura 
É uma grandeza física escalar que pode ser definida 
como a medida do grau de agitação das moléculas que 
compõem um corpo. Quanto maior a agitação 
molecular, maior será a temperatura do corpo. 
 
Escalas Termométricas 
As escalas termométricas são utilizadas para medir 
a temperatura, ou seja, elas são utilizadas para indicar 
se um determinado corpo está quente 
ou frio. 
As pincipais escalas são: Celsius, 
Fahrenheit e Kelvin. 
 
 
Podemos verificar que -273ºC corresponde a 0K, isto 
é, zero absoluto. O zero absoluto é a temperatura 
mais baixa possível, em que as partículas de um 
sistema físico teriam energia cinética mínima. O zero 
absoluto existe teoricamente 
 
Conversão de Escalas 
 
E se tivermos interessado em converter os valores de 
temperatura de uma escala termométrica para outra? 
Existem relações que nos permitem fazer isso 
Para realizar A conversão entre Kelvin e Celsius: 
 
𝐾 = 𝐶 + 273 
 
Para as escalas Celsius e Fahrenheit: 
𝐶
100
=
𝐹 − 32
180
 
 
 
e para as escalas Kelvin em Fahrenheit 
 
𝐾 − 273
100
=
𝐹 − 32
180
 
 
Para Exercitar 
 
analise as informações abaixo: 
 
I. A temperatura de um ambiente depende da 
velocidade das moléculas, pois a energia 
cinética não varia com a velocidade; 
 
II. Em um corpo qualquer, no qual a velocidade 
das moléculas é zero, a temperatura deste 
corpo é absolutamente zero; 
 
III. a velocidade das moléculas no vapor acima de 
uma panela com água 100° maior que a 
velocidade das moléculas na panela. 
 
de acordo com as afirmações acima quais estão 
corretas? 
a) I e II 
b) I e II 
c) II e III 
d) I 
e) Todas 
 
Um corpo se encontra à temperatura de 27o C. 
Determine o valor dessa temperatura na escala 
Kelvin. 
 
a) 273 
b) 300 
c) 312 
d) -273 
e) 100 
 
(Mackenzie ) No dia 1 de janeiro de 1997, Chicago 
amanheceu com temperatura de 5°F. Essa 
temperatura, na escala Celsius corresponde a: 
a) 8°C 
b) 2°C 
c) -5°C 
d) -10°C 
e) -15°C 
 
A temperatura da cidade de Barcarena, em um certo 
dia, sofreu uma variação de 25°C. Na escala 
Fahrenheit, essa variação corresponde a 
a) 59 
b) 45 
c) 77 
d) 57 
e) 32 
 
Dilatação Térmica 
 
A dilatação térmica é o aumento das dimensões do 
corpo (sólido, líquido ou gasoso) a partir do aumento da 
temperatura. A dilatação do corpo está relacionada à 
agitação térmica das moléculas que compõem o corpo, 
quanto maior a temperatura maior será a agitação 
térmica das moléculas. 
Há 3 tipos de dilatação térmica: 
 
Dilatação Linear: que está ligado ao aumento do 
comprimento do corpo quando ele é aquecido. 
 
∆𝐿 = 𝐿0 ∙∝∙ ∆𝑇 
𝛼 – Coeficiente de dilatação linear 
∆𝐿 – Variação linear 
∆𝑇 – Variação de Temperatura 
 
 
 
0 
FÍSICA 
Profª: Rosany Fernandes 
 
 
 
Dilatação Superficial: que está ligado ao aumento da 
superfície quando o corpo é aquecido 
 
∆𝐴 = 𝐴0 ∙ 𝛽 ∙ ∆𝑇 
 
𝛽 = 2𝛼 – Coeficiente de Dilatação Superficial 
∆𝑉 – Variação do volume 
∆𝑇 – Variação de Temperatura 
 
 
Dilatação Volumétrica: que está ligada ao aumento do 
corpo em 3 dimensões, ou seja, o aumento da 
temperatura o corpo sofre variação no comprimento 
largura e altura. 
∆𝑉 = 𝑉0 ∙ 𝛾 ∙ ∆𝑇 
 
𝛾 = 3𝛼 – Coeficiente de dilatação volumétrica 
∆𝑉 – Variação do volume 
∆𝑇 – Variação de Temperatura 
 
 
Exemplo: 
Quando colocamos um líquido muito quente dentro de 
um copo de vidro, sabemos que esse copo pode trincar. 
É explicado pela dilatação volumétrica a parte interna 
do copo se dilata ao ser aquecida, entretanto o vidro é 
um condutor de calor, a parte externa do corpo demora 
pra ser aquecida e assim, se dilata menos. Essa 
diferença de dilatação entre as parte interna e externa 
do copo é o motivo de fazê-lo trincar. 
 
Dilatação dos líquidos 
 
Na dilatação dos líquidos depende do recipiente em 
que ele está contido. Nesse caso, A única forma de 
avaliarmos a dilatação de um líquido do é através da 
dilatação volumétrica. 
 
∆𝑉𝐿 = 𝑉0 ∙ 𝛾𝐿 ∙ ∆𝑇 
 
𝛾 − – Coeficiente de dilatação volumétrica 
∆𝑉𝐿– Variação do volume 
∆𝑇 – Variação de Temperatura 
 
Dilatação Aparente 
Quando aquecemos um recipiente cheio de líquido, 
pode acontecer do líquido transbordar. Essa parte que 
transborda chama-se dilatação aparente. 
 
Isso ocorre porque o líquido e o recipiente se 
expandem de maneiras diferentes quando são 
aquecidos, o que faz com que o volume do líquido se 
torne maior do que a capacidade do recipiente, 
causando o transbordamento. A razão para a diferença 
na expansão do líquido e do recipiente é que o 
coeficiente de dilatação dos líquidos é sempre maior do 
que o coeficiente de dilatação volumétrica do vidro. 
 
 O coeficiente de dilatação volumétrica da água 1,3 x 
10-4 e o do vidro é 3,2 x 10-6, ou seja, o coeficiente da 
água é muito maior do que a do vidro, o que significa 
que a água se expande muito mais do que o vidro 
quando são aquecidos. 
 
Por fim, para saber a dilatação real do líquido basta 
somar a variação do volume aparente mais a variação 
volumétrica do recipiente. 
 
∆𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙 = ∆𝑉𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 + ∆𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 
 
Dilatação Anômala da Água 
 
A dilatação anômala da água é um fenômeno no qual a 
água se comporta de maneira incomum ao ser 
aquecida ou resfriada. Normalmente, quando uma 
substância é aquecida, ela se dilata e ocupa um volume 
maior. No entanto, a água apresenta um 
comportamento inverso em uma faixa de 0°C a 4°C. 
 
Quando a água é resfriada de 4°C para 0°C, o volume 
vai aumentar e a densidade vai diminuir. Quando 
aquecida de 0ºC a 4ºC, o volume diminui e a densidade 
aumenta. 
 
Exemplo: 
 
A dilatação anômala da água tem várias implicações 
importantes. Ela permite que a água nos lagos e 
oceanos fique mais fria e densa na superfície, o que 
permite que o gelo flutue na superfície, protegendo a 
vida aquática abaixo. Além disso, ela é importante na 
regulação da temperatura do planeta, pois a água fria 
no fundo do oceano atua como um "reservatório de 
calor" que pode absorver e liberar grandes quantidades 
de calor. Também é importante em processos 
biológicos, pois a densidade da água afeta a 
flutuabilidade de organismos marinhos, como as algas. 
 
Exemplo: 
Quando colocamos uma garrafa de água para 
congelar, essa garrafa vai “estourar” quando a água 
atingir a temperatura entre 4ºC e 0 ºC. Isso ocorre 
FÍSICA 
Profª: Rosany Fernandes 
 
devido o aumento de volume que acontece nesse 
intervalo de temperatura. 
 
 
Para Exercitar 
1- Uma lâmina bimetálica composta por zinco e 
aço está fixada em uma parede de forma que 
a barra de aço permanece virada para cima. 
O que ocorre quando a lâmina é resfriada? 
Dado: α ZINCO = 25x10 – 6 °C – 1 , αAÇO = 11x10 – 6 °C – 
1– 6 °C – 1 
 
a) As duas barras sofrem a mesma dilatação. 
b) A lâmina bimetálica curva-se para cima. 
c) A lâmina bimetálica curva-se para baixo. 
d) A lâmina quebra-se, uma vez que é feita de 
materiais diferentes. 
e) Lâminas bimetálicas não podem ser 
resfriadas. 
2- Uma barra de cobre com coeficiente de 
dilatação linear de 17x10 – 6 °C - 1 está 
inicialmente a 30 °C e é aquecida até que 
a sua dilatação corresponda a 0,17% de 
seu tamanho inicial. Determine a 
temperatura final dessa barra. 
 
a) 85 °C 
b) 65 °C 
c) 105 °C 
d) 130 °C 
e) 80 °C 
3- Uma vara metálica tem comprimento de 1m, a 
0ºC. Ao ser aquecida até 100 ºC, sofre um 
aumento de 0,12 cm. Determine o coeficiente 
de dilatação térmica linear do metal, no 
intervalo de temperatura considerado. 
a) 1,3 x 10-5 ºC-1 
b) 1,2 x 10-6 ºC-1 
c) 1,2 x 10-5 ºC-1 
d) 1,4 x 10-4 ºC-1 
e) 1,2 x 10-4 ºC-1 
4- Qual o aumento de comprimento que sofre 
uma extensão de trilhos de ferro com 1000 m 
ao passar de 0 °C para 40 °C, sabendo-se 
que o coeficiente de dilatação térmica linear 
do ferro é de 12 x 10-6 ºC-1 
a) 4,8 m 
b) 0,48 m 
c) 48 m 
d) 0,048 m 
e) 4,08 m 
 
5- (ENEM 2012) 
 
O quadro oferece os coeficientes de dilatação linear 
de alguns metais e ligas metálicas: 
Para permitira ocorrência do fato observado na 
tirinha, a partir do menor aquecimento do conjunto, o 
parafuso e a porca devem ser feitos, respectivamente, 
de 
a) aço e níquel. 
 
b) alumínio e chumbo. 
 
c) platina e chumbo. 
 
d) ouro e latão. 
 
e) cobre e bronze. 
6- (MACKENZIE-SP) 
Quando um recipiente totalmente preenchido com um 
líquido é aquecido, a parte que transborda representa 
sua dilatação __________. A dilatação __________ 
do líquido é dada pela __________ da dilatação do 
frasco e da dilatação ________. .Com relação à 
dilatação dos líquidos, assinale a alternativa que, 
ordenadamente, preenche de modo correto as 
lacunas do texto acima. 
FÍSICA 
Profª: Rosany Fernandes 
 
a) a) aparente — real — soma — aparente 
b) b) real — aparente — soma — real 
c) c) aparente — real — diferença — aparente 
d) d) real — aparente — diferença — aparente 
e) e) aparente — real — diferença — real 
7 - A respeito da dilatação irregular da água, marque o 
que for verdadeiro. 
a) Todos os líquidos, ao sofrerem variação de 
temperatura de 0 °C até 4 °C, diminuem seu 
volume. Somente a água faz o contrário. 
b) Quando a temperatura da água aumenta, 
entre 0 °C e 4 °C, seu volume diminui. 
c) Quando a água está a 4 °C, a sua densidade 
é a mínima possível. 
d) A dilatação irregular da água é percebida 
entre os intervalos de 0 °C a 4 °C e de 40 °C a 
60 °C. 
8 - Um recipiente tem capacidade de 5000 cm3 a 40 °C 
e está completamente cheio de um determinado 
líquido. Ao aquecer o conjunto até 140 °C, transbordam 
70 cm3. O coeficiente de dilatação aparente desse 
líquido, em relação ao material que constitui o 
recipiente, é, em °C – 1 , igual a 
a) 3,0 x 10 – 5 
b) 9,0 x 10 – 5 
c) 2,7 x 10 – 4 
d) 1,4 x 10 – 4 
9 - (UNESC) A dilatação de um corpo, ocorrido por 
aumento de temperatura a que foi submetido, pode 
ser estudado analiticamente. Se esse corpo, de 
massa invariável e sempre em estado sólido, 
inicialmente com temperatura t0, for aquecido até 
atingir a temperatura 2t0, sofrerá uma dilatação 
volumétrica ∆V. 
a) Passará a ser o dobro da inicial. 
b) Passará a ser a metade da inicial. 
c) Aumentará, mas certamente não dobrará. 
d) Poderá aumentar ou diminuir, dependendo do 
formato do corpo. 
e) Diminuirá, mas certamente não se reduzirá à 
metade. 
 
10- (Enem PPL 2012) Em um centro de pesquisa de 
alimentos, um técnico efetuou a 
determinação do valor calórico de determinados 
alimentos da seguinte forma: colocou uma 
massa conhecida de água em um recipiente 
termicamente isolado. Em seguida, dentro 
desse recipiente, foi queimada uma determinada 
massa do alimento. Como o calor liberado 
por essa queima é fornecido para a água, o técnico 
calculou a quantidade de calor que cada 
grama do alimento libera. 
Para a realização desse teste, qual aparelho de 
medida é essencial? 
 
a) Cronômetro. 
b) Dinamômetro. 
c) Termômetro. 
d) Radiômetro. 
e) Potenciômetro.