Termometria e Dilatação Térmica

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1. O que são os pontos fixos das escalas termométricas? Qual é a principal característica de um bom ponto fixo?
2. Quais são as temperaturas de congelamento da agua nas escalas Celsius e Fahrenheit? E de seu ponto de ebulição?
3. Baseado na sua resposta a pergunta anterior, responda se sao bons pontos fixos justificando a resposta:
a) A temperatura do corpo de seu cachorro.
b) A temperatura da agua que sai do chuveiro.
c) A temperatura de fusão do ferro.
4. O que e o “zero absoluto”?
5. Qual e a importância de sabermos realizar a conversão entre escalas termométricas?
6. Uma amostra de hidrogênio gasoso esta a temperatura de 0ºC. Se o gás for aquecido ate que as moléculas de hidrogênio tenham suas energias cinéticas com valores dobrados, qual será a sua temperatura?
7. O que se quer dizer com a afirmação de que um termômetro mede sua própria temperatura?
8. Numa cidade da Europa, no decorrer de um ano, a temperatura mais baixa no inverno foi de 23 ºF e a mais alta no verão foi de 86 ºF. A variação da temperatura, em graus Celsius, ocorrida nesse período, naquela cidade, foi: 
a) 28,0 ºC. 
b) 35,0 ºC. 
c) 40,0 ºC. 
d) 50,4 ºC. 
e) 63,0 ºC. 
9. Na escala termométrica X, ao nível do mar, a temperatura do gelo fundente é -30 ºX e a temperatura de ebulição da água é 120 ºX. A temperatura na escala Celsius que corresponde a 0 ºX é: 
a) 15 ºC. b) 20 ºC. c) 25 ºC. d) 28 ºC. e) 30 ºC. 
10. Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor -20 ºX para a temperatura de fusão do gelo e 120 ºX para a temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. A temperatura em que a escala X dá a mesma indicação que a Celsius é: 
a) 80. b) 70. c) 50. d) 30. e) 10. 
11. Ao aferir-se um termômetro mal construído, verificou-se que os pontos 100 ºC e 0 ºC de um termômetro correto correspondiam, respectivamente, a 97,0 ºC e -1,0 ºC do primeiro.
Se esse termômetro mal construído marcar 19,0 ºC, a temperatura correta deverá ser: 
a) 18,4 ºC.
b) 19,4 ºC. 
c) 20,4 ºC. 
d) 23,4 ºC. 
e) 28,4 ºC. 
12. Certa escala termométrica adota os valores -20 ºE e 280 ºE, respectivamente, para os pontos de fusão do gelo e ebulição da água, sob pressão de 1 atm. A fórmula de conversão entre essa escala e a escala Celsius é 
a) E = C + 20.
b) E = C - 20.
c) E = 3C - 20.
d) E = 3C + 20.
e) E = 3C. 
13. Temos visto ultimamente uma farta divulgação de boletins meteorológicos nos diversos meios de comunicação e as temperaturas são geralmente indicadas nas escalas Fahrenheit e/ou Celsius. Entretanto, embora seja a unidade de medida de temperatura do SI, não temos visto nenhuma informação de temperatura em Kelvin. Se o boletim meteorológico informa que no dia as temperaturas mínima e máxima numa determinada cidade serão, respectivamente, 23 ºF e 41 ºF, a variação dessa temperatura na escala Kelvin é: 
a) -7,8 K. b) 10 K. c) 32,4 K. d) 283 K. e) 291 K. 
	
14. Uma barra de ferro é aquecida de 20°C até 70°C. Sabendo que o comprimento da barra a 20°C é de 3,000m e que o coeficiente de dilatação linear é igual a 1,2.10-5 °C-1
Determine:
a) A dilatação na barra 
b) O comprimento final 
15.
Transformar 20ºC em grau Fahrenheit.
Transformar 41ºF em grau Celsius.
Determinar a fórmula de conversão entre as escalas Celsius e Kelvin.
Transformar 27ºC em Kelvin.
Transformar 50K em Celsius.
Determinar a fórmula de conversão entre as escalas Fahrenheit e Kelvin.
Transformar 41ºF em Kelvin.
Transformar 293K em grau Fahrenheit.
16. Dois termômetros, um graduado na escala Celsius e o outro na escala Fahrenheit, fornecem a mesma leitura para a temperatura de um gás. Determine o valor dessa temperatura.
17. Uma temperatura na escala Fahrenheit é indicada por um número que é o dobro daquele pelo qual ela é representada na escala Celsius. Esta temperatura é:
a) 160ºC b) 148ºC c) 140ºC d) 130ºC e) 120ºC
18. Um fio de latão tem 20m de comprimento a 0 ºC. Determine o seu comprimento se ele for aquecido até a temperatura de 80 ºC. Considere o coeficiente de dilatação linear médio do latão igual a 18.10-6 ºC-1 .
Resp: L = 20,0288m
19. O comprimento de um fio de aço é de 40m à 24 ºC. Determine o seu comprimento num dia em que a temperatura é de 34 ºC; sabendo que o coeficiente de dilatação linear do aço é de 11.10-6 ºC-1 .
Resp: L = 40,0044m
20. Um fio de cobre com comprimento inicial de 50m, sofre aumento de temperatura de 30 oC. O coeficiente de dilatação linear do cobre é 17.10-6 oC-1. Determine a dilatação linear ocorrida no fio.
Resp: L = 0,0255m
21. O comprimento de um fio de aço é de 10m a 10 oC. Determine o seu comprimento num dia em que a temperatura é de 70 oC. Considere o coeficiente de dilatação linear do aço é de 11.10-6 oC-1.
Resp: L = 10,0066 m 
22. O comprimento inicial de uma barra de alumínio é de 100cm. Quando sofre variação de 20 ºC a sua dilatação é de 0,048cm. Determinar o coeficiente de dilatação linear do alumínio.
Resp: = 24.10-6 ºC-1 
23. Uma barra de prata tem a 10 ºC o comprimento de 100cm. Determine em que temperatura a barra apresenta o comprimento final de 100,045cm. O coeficiente de dilatação linear médio da prata vale 15.10-6 ºC-1 .
Resp: T2 = 40 ºC
24. Uma barra de metal tem a 10 oC o comprimento de 30 cm. Determine em que temperatura a barra apresenta o comprimento final de 30,0024 cm. O coeficiente de dilatação linear médio do metal vale 2.10-6 oC-1.
Resp: T 2 = 50 oC
25. Uma fonte térmica que fornece 100 calorias por minuto leva uma hora para fundir, à temperatura de fusão, um sólido de calor latente de fusão 150 cal/g. Determine a massa do sólido.
26. Um sólido de calor latente de fusão 120 cal/g; recebe 72000 cal, até sua fusão total. Determine a massa do sólido. Resp: m = 60g
27. Determine a quantidade de calor necessária para fundir um sólido de massa 500 g. Dado: calor latente de fusão do sólido = 80 cal/g.
28. Um sólido de massa 100g, ao receber 7000 calorias de uma fonte, sofre a fusão total. Determine o calor latente do sólido.
29. Determine a quantidade de calor necessária para transformar 200g de gelo a -10ºC em água a 20ºC. Dados: calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g , calor específico da água = 1 cal/g.ºC e calor especifico do gelo = 0,5 cal/g.oC.
30. Sendo Ls = -80cal/g o calor latente de solidificação da água, calcule quantas calorias devem perder 600g de água líquida, a 20ºC, até sua total solidificação. O calor específico da água é 1 cal/g.ºC. 
 
31. Quantas calorias são necessárias para transformar 100 gramas de gelo, a -20ºC, em água a 60ºC? O gelo se funde a 0ºC, tem calor específico 0,5 cal/g.ºC e seu calor latente de fusão é 80 cal/g. O calor específico da água é 1 cal/g.ºC. Construa a curva de aquecimento do sistema.
32. Tem-se 200 gramas de gelo inicialmente a -5ºC. Determine a quantidade de calor que essa massa de gelo deve receber para se transformar em 200 gramas de água líquida a 80ºC.
Dados: calor específico do gelo = 0,5 cal/g.ºC
 calor específico da água = 1 cal/g.ºC 
 calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g.
Gabarito
Exercícios conceituais
1. São temperaturas a partir das quais uma escala e criada. Exemplos: pontos de fusão e ebulição da agua ao nível do mar. A principal característica e a reprodutibilidade. Eles devem ser reproduzíveis por outras pessoas.
2. Congelamento: 0 0C ou 32 oF Ebulição: 100 oC ou 212 oF
3.
a) Não. Ela pode variar de um cachorro para outro e ate mesmo de um momento para outro.
b) Não. Ela também pode variar de acordo com o chuveiro ou a temperatura ambiente.
c) Sim. A temperatura de fusão do ferro e sempre a mesma.
4. E a menor temperatura da qual se pode aproximar. E o limite inferior das temperaturas no universo.
5. A conversão torna possívela comunicação entre pessoas de diferentes partes do mundo, que utilizam diferentes escalas termométricas.
6. O gás a 0oC tem a temperatura absoluta de 273K. Como a temperatura absoluta (escala kelvin) e diretamente proporcional a energia cinética das moléculas, duas vezes mais energia cinética significa que sua temperatura absoluta dobrou, ou seja, atingiu 546K ou 273oC.
7. Para medir a temperatura de um corpo, o termômetro deve estar em equilíbrio térmico com o mesmo. Logo, medindo a temperatura de outro corpo, o termômetro mede sua própria