2 Conferencia FMT

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CONTEÚDOS:
TEMPERATURA E SUA MEDIÇÃO
DILATAÇÃO TÉRMICA
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2ª CONFERÊNCIA DE FÍSICA MOLECULAR E TERMODINÂMICA
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0.1.3. TEMPERATURA E SUA MEDIÇÃO. DILATAÇÃO TÉRMICA DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS
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	TEMPERATURA E SUA MEDIÇÃO
 	Para a medição de temperaturas dos corpos são usados dispositivos chamados termómetros.
	O funcionamento de qualquer termómetro baseia-se no princípio de que algumas propriedades do sistema variam quando a temperatura do sistema varia.
Ex: volume dum líquido, o comprimento dum sólido, a pressão dum gás à volume constante, o volume dum gás à pressão constante, a resistência eléctrica dum condutor e a cor dos objectos.
	Tais propriedades chamam-se propriedades termométricas.
	A associação de um nº à temperatura de um corpo é feita de acordo com determinadas convenções, através das quais são construídas escalas termométricas.
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Temperatura e sua medição (cont.)
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	As escalas de temperaturas são construidas a partir da escolha de dois pontos fixos: Um para fixar a origem e o outro para fixar o tamanho da unidade da escala
	
	Actualmente são usadas, com mais frequência, as escalas propostas pelos físicos Célsius, Fahrenheit e Kelvin.
	(TPC: Faca um resumo sobre a vida e obras de Célsius, Fahrenheit e Kelvin )
	O termómetro pode ser calibrado colocando-o em contacto térmico com alguns sistemas naturais que se mantém à temperatura constante. 
Ex: a mistura de gelo e água em equilíbrio térmico à pressão atmosférica e a mistura de água e vapor à pressão atmosférica
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Temperatura e sua Medição (cont.)
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A. Escala de Célsius ou Centígrada
 Ponto fixo mais baixo 0º C
 Ponto fixo mais alto 100º C
 Escala de Fahrenheit
 Ponto mais baixo 32º F
 Ponto mais alto 212º F
 C. Escala de Kelvin: 
 Ponto mais baixo 273,15 K
 Ponto mais alto 373,15 K
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Relação entre escalas
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º C
º F
K
 Célsius ou Centígrada
Fahrenheit
Kelvin ou Absoluta
Ebulição
Congelamento
Zero absoluto
0
-273
100
-460
32
212
0
273
373
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Relação entre as escalas (cont.)
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Relação entre a escala Célsius e a escala absoluta:
 onde Tk é a temperatura absoluta (expressa em Kelvin) e tc é a temperatura na escala centígrada.
 
Relação entre a escala Célsius e a Fahrenheit:
 	
 Termómetros que usam substância termométrica líquida, baseiam-se no princípio da variação do volume do líquido com a temperatura
Ex: Termómetros de mercúrio e de álcool
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Temperatura e sua medição (cont.)
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Problemas que surgem com esses termómetros:
Dado que líquidos diferentes têm coeficientes de expansão diferentes, termómetros usando líquidos diferentes coincidirão apenas nos pontos de calibração.
O intervalo de temperaturas para os quais os termómetros podem ser usados é limitado
 Para resolver esse problema foi necessário conceber um termómetro universal, cujas leituras são independentes da substância termométrica usada – o termómetro de gás.
 
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Termómetro de gás:
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Termómetro de gás à pressão constante:
	Baseia-se no princípio de que quando a pressão do gás permanece constante, o volume ocupado pelo gás é directamente proporcional à temperatura 
	Onde é o coeficiente de expansão cúbica do gás. 
b. Termómetro de gás a volume constante:
	baseia-se no princípio de que quando o gás é aquecido ou arrefecido à volume constante a sua pressão é directamente proporcional à temperatura do gás: 
	
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Foi adoptado um único ponto fixo – ponto triplo da água
Ponto onde a água apresenta os três estados coexistindo em equilíbrio.
Este ponto ocorre à temperatura de aproximadamente igual a 0,01º C e à pressão de 4,58 mm-Hg.
Se o ponto fixo for o ponto tríplo da água, teremos:
 
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Termómetro de resistência
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Estes termómetros funcionam na base do princípio de que a resistência eléctrica dum material varia de forma mais ou menos uniforme com a temperatura:
	Se são as resistências eléctricas dum condutor metálico à temperaturas T e 0º C, respectivamente, então: 
	
 onde é o coeficiente de resistência da temperatura
A temperatura desconhecida será dada por:
	Se for usado um único ponto fixo (ex ponto tríplo na escala absoluta): 
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Dilatação térmica:
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	A dilatação térmica é o aumento das dimensões dum sistema termodinâmico como consequência do aumento da sua temperatura.
	A dilatação térmica é o resultado da variação da separação média entre os átomos constituintes da substância.
	
	Para um sólido a dilatação térmica pode ser linear, superficial ou volumétrica:
	
Dilatação linear onde , é o coeficiente de dilatação linear
	
Dilatação superficial , onde é o coeficiente de dilatação superficial e .
	
Dilatação volumétrica onde é o coeficiente de dilatação volumétrico, tal que 
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