Unidade 1 - Termologia

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Disciplina: Física. Bimestre: 3º Início do Período: 18/07/2023 Final do Período: 28/09/2023 
Turno(s): Matutino, Vespertino e Noturno. 
Série: 2° Anos Turma(s): H, N e O. Apostila: 3
Professor Especialista: Genival Gonçalves da Costa Santos 
O que sabemos é uma gota; o que ignoramos é um oceano. Newton, Isaac
Unidade: 1 - Termologia
Página(s): 2 á 15.
A Termologia é uma importante área de estudo da Física responsável por analisar os fenômenos relacionados ao calor e à temperatura.
Temperatura é a medida do grau de agitação das partículas que constituem um corpo. A temperatura de um corpo é diretamente proporcional à velocidade com que seus átomos e moléculas vibram, rotacionam ou, até mesmo, transladam. 
O sentido que permite a avaliação da temperatura de um corpo é o tato. No entanto, essa avaliação não é precisa, uma vez que as sensações de frio ou de quente não dependem apenas do agente provocador (no caso, o corpo cuja temperatura estamos avaliando), mas principalmente de quem sente, quando e como são sentidas. Essas sensações são, portanto, pessoais e, como tais, relativas e limitadas.
Equilíbrio Térmico: É a situação na qual dois ou mais corpos passam a apresentar a mesma temperatura após a transferência de calor. É atingida espontaneamente, uma vez que corpos em temperaturas diferentes trocam calor entre si até que suas temperaturas se equilibrem. Além disso, o calor sempre flui dos corpos mais quentes para os corpos de menor temperatura. Dois ou mais sistemas físicos estão em equilíbrio térmico entre si quando suas temperaturas são iguais. A maneira como essa energia é fornecida ou recebida por um sistema. 
Quando aquecemos um corpo, suas partículas ficam mais agitadas. Quanto mais agitadas estiverem, mais afastadas elas estarão entre si.
Termômetros: É um aparelho usado para medir a temperatura ou as variações de temperatura. É um instrumento composto por um elemento sensor que possua uma propriedade termométrica, isto é, uma propriedade que varia com a temperatura. O termômetro é um sensor de temperatura. Importante: O intervalo de tempo se faz necessário para que o termômetro atinja a mesma temperatura que o corpo. Quando ambos atingem a mesma temperatura, por meio da troca de calor, dizemos que eles estão em equilíbrio térmico.
Escalas Termométricas: São compostas por valores arbitrários selecionados com base nos pontos de fusão e ebulição da água. Elas são usadas para medir o grau de agitação molecular de um sistema, ou seja, para estabelecer valores de temperatura. No início dos estudos da Termologia, cada cientista criava sua escala para realizar seus estudos, portanto existiam muitas escalas termométricas. Atualmente, as mais utilizadas são: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. 
 Termômetro Graduado nas Escalas: Celsius e Fahrenheit
Escala Celsius: Foi criada no século XVIII pelo astrônomo e físico sueco Anders Celsius. Inicialmente denominada escala centígrada, ela apresenta cem intervalos entre os pontos de fusão e de ebulição da água. Essa escala é a mais utilizada na maioria dos países do mundo, inclusive no Brasil. Seus pontos de referência são:
Ponto de fusão da água: 0ºC
Ponto de ebulição da água: 100ºC 
Escala Fahrenheit: Foi criada também no século XVIII pelo engenheiro e físico Daniel Gabriel Fahrenheit, cientista que inventou o termômetro de mercúrio. A escala Fahrenheit é muito usada nos países de língua inglesa, como os Estados Unidos. Essa escala foi criada utilizando como referências a temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0 °F) e a temperatura normal do corpo humano (100 °F).
Os pontos de fusão e ebulição da água nessa escala são então:
Ponto de fusão da água: 32ºF
Ponto de ebulição da água: 212ºF
Diferente da escala Celsius, essa não é uma escala centígrada, pois apresenta 180 intervalos entre os pontos de fusão e ebulição da água.
Escala Kelvin: Foi criada no século XIX pelo físico e engenheiro britânico nascido na Irlanda, William Thomson, conhecido como Lorde Kelvin. Lorde Kelvin acreditava na importância de existir uma escala termométrica que atribuísse um zero absoluto, ou seja, uma temperatura em que qualquer partícula está no menor grau de agitação possível. A partir de estudos, cálculos e extrapolações gráficas, ele encontrou que essa temperatura ocorria a aproximadamente -273ºC, e atribuiu a esse ponto o 0K.
Os pontos de fusão e ebulição da água são:
Ponto de fusão da água: 273K
Ponto de ebulição da água: 373K
A escala Kelvin é centígrada como a escala Celsius, por apresentar 100 intervalos entre os pontos de fusão e ebulição da água. Ela é também conhecida como escala absoluta, pois não apresenta temperatura negativa. 
Exercício(s): 
Página(s): 11 - Exercício(s): 1,4, 5 e 6. 
1. A temperatura é definida como:
a) A energia transmitida de um corpo a outro devido uma diferença de temperatura.
b) Uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas de um corpo, de maneira que, quanto mais agitadas as partículas de um corpo, menor será sua temperatura.
c) Energia térmica em trânsito.
d) Um tipo de calor.
e) Uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que compõem um corpo, de maneira que, quanto mais agitadas as partículas do corpo, maior será sua temperatura. 
Solução: Alternativa: e) Uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que compõem um corpo, de maneira que, quanto mais agitadas as partículas do corpo, maior será sua temperatura.
4. Seja um corpo A, a uma temperatura de 100 ºC, colocado em contato com um corpo B, a uma temperatura de 60 ºC, ambos isolados de influências externas.
a) Depois de certo tempo, o que ocorre com a temperatura do corpo A? E com a temperatura do corpo B?
Solução / Justificativa: A temperatura de A diminui e a de B aumenta.
b) Qual é o nome do estado que ambos os corpos atingem?
Solução / Justificativa: O estado atingido é denominado equilíbrio térmico.
c) Quando o estado mencionado no item anterior é atingido, a temperatura do corpo A é maior, menor ou igual que a temperatura do corpo B?
Solução / Justificativa: No equilíbrio térmico a temperatura de A é igual à temperatura de B.
5. (UEL-PR) Quando Fahrenheit definiu a escala termométrica que hoje leva o seu nome, o primeiro ponto fixo definido por ele, o 0 ºF, corresponde à temperatura obtida ao se misturar uma porção de cloreto de amônia com três porções de neve, à pressão de 1 atm. Qual é a temperatura na escala Celsius?
a) 32 ºC.
b) 273 ºC.
c) 37,7 ºC.
d) 212 ºC.
e) –17,7 ºC. 
Solução: Alternativa: e) –17,7 ºC.
Justificativa: 
(℉-32) / 9=℃/5
(0-32) / 9=℃/5
9℃=-32.5
9℃=-160
℃=-160 / 9=
℃= -17,7
6. (UFRJ) Um mecânico, medindo a temperatura de um dispositivo do motor do carro de um turista americano, usou um termômetro cuja leitura digital foi de 92 °C. Para que o turista entendesse melhor a temperatura, o mecânico precisou converter a unidade de temperatura para Fahrenheit. Qual foi o valor da temperatura após a conversão?
Solução: 197,66 ºC. 
Justificativa: A temperatura de 92°C deve ser convertida para a escala fahrenheit. Para isso substitui-se na equação:
 Fazendo a substituição dos dados na transformação teremos: 
92 /5 = F-32 / 9 
828 = 5F – 160
828+160= 5F
988= 5F
988 / 5= F 
197,6 = F 
Ou
Página(s): 13 - Exercício(s): 1, 2, 3 e 4. 
1. (MACK-SP) O célebre físico irlandês William Thomson, que ficou mundialmente conhecido pelo título de lorde Kelvin, entre tantos trabalhos que desenvolveu “criou” a escala termométrica absoluta. Essa escala, conhecida por escala Kelvin, consequentemente não admite valores negativos, e para tanto, estabeleceu como zero o estado de repouso molecular. Conceitualmente sua colocação é consistente, pois a temperatura de um corpo se refere à medida da(o):
a) Quantidade de movimento das moléculas do corpo.
b) Quantidade de calor do corpo.
c) Energia térmica associada ao corpo.
d) Energia térmica das moléculas do corpo.
e) Grau de agitação das moléculas do corpo.
Solução: Alternativa: e) Grau de agitação das moléculas do corpo.
Justificativa: A temperatura é uma grandezarelacionada ao grau de agitação média das moléculas de um corpo.
2. As moléculas de um corpo quando aquecido ficam mais
a) Agitadas e tendem a se afastar umas das outras. 
b) Agitadas e unidas umas às outras.
c) Lentas e afastadas umas das outras.
d) Lentas e unidas umas às outras.
Solução: Alternativa: a) Agitadas e tendem a se afastar umas das outras.
Justificativa: Quando aquecemos um corpo, suas partículas ficam mais agitadas. Quanto mais agitadas estiverem, mais afastadas elas estarão entre si.
3. (FATEC-SP) Um sistema A está em equilíbrio térmico com outro B e ele não está em equilíbrio térmico com um outro C. Então, é possível dizer que:
a) Os sistemas A e C têm a mesma quantidade de calor.
b) A temperatura de A é diferente da de B.
c) Os sistemas A e B têm a mesma temperatura.
d) A temperatura de B é diferente da de C, mas C pode ter temperatura igual à do sistema A. 
Solução: Alternativa: c) Os sistemas A e B têm a mesma temperatura.
Justificativa: Dizemos que dois corpos se encontram em equilíbrio térmico quando têm a mesma temperatura. Logo, A e B estão com a mesma temperatura, que é diferente da temperatura de C, uma vez que ele não está em equilíbrio térmico com B, e consequentemente também não está em equilíbrio térmico com A. 
4. (ENEM) Um fabricante de termômetros orienta em seu manual de instruções que o instrumento deve ficar três minutos em contato com o corpo para aferir a temperatura. Esses termômetros são feitos com o bulbo preenchido com mercúrio conectado a um tubo capilar de vidro. De acordo com a Termodinâmica, esse procedimento se justifica, pois é necessário que:
a) O termômetro e o corpo tenham a mesma energia interna.
b) A temperatura do corpo passe para o termômetro.
c) O equilíbrio térmico entre os corpos seja atingido. 
d) A quantidade de calor dos corpos seja a mesma.
e) O calor do termômetro passe para o corpo.
Solução: Alternativa: c) O equilíbrio térmico entre os corpos seja atingido.
Justificativa: O intervalo de tempo se faz necessário para que o termômetro atinja a mesma temperatura que o corpo. Quando ambos atingem a mesma temperatura, por meio da troca de calor, dizemos que eles estão em equilíbrio térmico.
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