Temperatura e escalas

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CENTRO UNIVERSITÁRIO JORGE AMADO 
CURSO: ENGENHARIAS 
 
Temperatura 
Do ponto de vista da Termologia 
 
 
 
Do ponto de vista da Teoria Cinética dos Gases 
 
 
 
 
A matéria é formada de partículas que podem ser: moléculas, átomos e partículas 
subatômicas. Cada uma dessas partículas possui certa quantidade de energia interna que 
pode ser associada à energia cinética. 
As partículas da matéria executam três movimentos distintos: 
 Vibração (o) 
 Rotação 
 Translação O O 
Qualquer outro movimento pode ser decomposto em um deles ou na superposição deles. 
Exemplo: Imaginemos átomos e moléculas transitando, temos energia cinética de 
translação. 
 
Calor 
 
 
DISCIPLINA: Física Oscilações e Ondas PROFESSORA: Sonilha Moreira 
ALUNO (A): SEMESTRE: 2018.1 TURMA: 
É a medida da energia térmica do sistema. 
 
É energia térmica em trânsito, que ocorre em razão das diferenças de temperatura 
existentes entre os corpos ou sistemas envolvidos. 
 
É a medida da agitação térmica média das partículas que compõe um corpo ou um 
sistema. 
 
Em resumo, a temperatura é uma propriedade do corpo, enquanto o calor está associado 
a uma troca de energia entre dois corpos. 
Equilíbrio térmico 
 
 
 
 
Exemplo: 
Um copo de água da geladeira deixado sobre a mesa acaba se aquecendo e, depois de 
algum tempo, não muda mais. Da mesma forma, a água que ferveu na chaleira para o café 
se resfria e depois de algum tempo fica “estável”. Note que, nos dois casos, durante algum 
tempo ocorre mudança da água e depois essa mudança cessa. Chamamos de equilíbrio 
térmico a situação em que não há mais mudança: a água nem esquenta, nem esfria. 
Mas o que provoca a mudança? No primeiro caso, a água da geladeira estava mais fria que 
o ambiente e esquentou. No segundo caso, a água da chaleira estava mais quente que o 
ambiente e esfriou. É necessário haver uma diferença de temperatura entre a água e o 
meio para que haja mudança. Quando a diferença desaparece, as duas temperaturas, da 
água e do meio, igualam-se. 
E no que consiste essa mudança? Há duas coisas acontecendo simultaneamente: se 
olhamos só para o copo, vemos que a água está sofrendo variação de temperatura. Mas se 
olhamos “em volta”, percebemos que essa variação de temperatura é decorrência da troca 
de energia com o meio: o ar, mais quente, cede um pouco de sua energia para a água do 
copo. 
Mas que tipo de energia é esta? Chamamos essa energia de energia térmica ou calor. 
Lei Zero da Termodinâmica 
“Se dois corpos estiverem em equilíbrio térmico com um terceiro (o termômetro), então 
os três corpos estão em equilíbrio térmico entre si." 
 
Dois corpos em contato físico estão em equilíbrio térmico quando param de troca 
energia, ou seja, quando o fluxo resultante de energia entre eles é nulo. Quando isso 
acontece, a temperatura dos corpos é a mesma. 
 
Imagine que temos dois corpos, de mesmas dimensões, de mesma massa e de mesmo 
material, mas com temperaturas diferentes: um de temperatura mais alta (corpo quente) 
e outro de temperatura mais baixa (corpo frio). O que acontece quando colocamos esses 
dois corpos em contato? 
Os corpos de maior temperatura possuem maior energia térmica. Quando um corpo de 
menor energia térmica é colocado em contato com este, a tendência é de que a energia 
térmica flua, em parte, do corpo de maior temperatura até o corpo de menor 
temperatura. Quando os dois corpos atingem a mesma temperatura, cessa a troca de 
calor. 
 
 Medindo a Temperatura 
Como identificar a temperatura de um material? 
A temperatura dos corpos, do ponto de vista da teoria cinética dos gases, está associada 
à agitação das partículas que os constituem, ou seja, o aumento da energia térmica de um 
corpo significa um aumento da agitação de suas moléculas. Como não é possível medir 
diretamente o nível dessa agitação, essa medida é feita de forma indireta. Para isso, 
utilizam-se termômetros. 
O princípio de funcionamento desses aparelhos baseia-se na relação de proporcionalidade 
que existe entre o grau de agitação térmica e uma grandeza física que varia com a 
temperatura. 
Existem várias grandezas que variam as suas características quando varia a temperatura. 
 O volume de um líquido; 
 O volume de um gás mantido a pressão constante; 
 O comprimento de uma barra; 
 A resistência Elétrica de um material. 
Qualquer uma dessas grandezas pode ser utilizada para construir um termômetro, pois 
quando um corpo é aquecido ou resfriado ocorre mudanças em suas propriedades físicas: a 
maior parte dos sólidos, líquidos e gases, aumentam seu volume quando aquecidos; um 
condutor elétrico tem sua resistência elétrica aumentada quando aquecido enquanto 
alguns tipos de resistores tem resistência diminuída. 
Existem diversas formas ou meios de medir a temperatura dos corpos. Cada escala de 
temperatura tem critérios e graduações diferenciadas podendo existir valores negativos 
para a temperatura ou não, até a diferença na equivalência de um grau entre elas. 
Para que um termômetro registre medidas de temperatura em uma determinada escala, 
ele deve estar calibrado ou graduado. A calibração de um termômetro consiste em 
atribuir valores arbitrários às temperaturas de dois fenômenos térmicos distintos, de 
fácil reprodução, e dividir a diferença entre esses valores em intervalos menores e iguais. 
Desde o século XVIII, os valores de referência adotados por fabricantes de 
termômetros estão associados a temperaturas em que ocorrem mudanças de estado físico 
das substâncias (o ponto de fusão e o ponto de ebulição da água). As temperaturas em que 
a água muda de estado são, nesse caso, bastantes utilizadas porque permanecem 
constantes durante todo o tempo em que ocorre a mudança de fase. 
 
 As Escalas Termométricas 
 As escalas termométricas são padrões de relação entre medidas, que levam em 
consideração pontos em comum entre as medidas de temperatura, de modo que se possa 
fazer a conversão entre elas. Por padrão se utiliza o ponto de gelo da água e o ponto de 
vapor de água como valores fixos, ou seja, é a partir deles que as escalas são construídas 
e as temperaturas entre as escalas relacionadas. 
 
 Escala Celsius 
É adotada na maioria dos países, inclusive no Brasil. Ela tem como 
características principais ser considerada uma escala centígrada (dividida em 
100 partes iguais chamadas de "graus"), onde os pontos fixos são de 0 ºC para 
o ponto de gelo e 100 ºC para o ponto de vapor. Foi proposta pelo cientista Anders Celsius 
(1701-1744) no século XVIII e o símbolo utilizado (ºC). 
 
 Escala Fahrenheit 
 Foi o físico alemão, Daniel Gabriel Fahrenheit que, em 1714, 
aperfeiçoou os termômetros a álcool da época e construiu o primeiro 
termômetro a mercúrio. Fahrenheit escolheu como ponto inferior a 
temperatura de uma mistura de gelo, água e sal no limite do congelamento. 
Fahrenheit determinou que o gelo puro se funde a 32ºF e estendeu sua escala para cima. 
Escolheu para ponto superior, a temperatura de um homem sadio, para a qual atribuiu o 
valor de 96ºF (atualmente 97,7ºF), assim nesta escala a água ferve a 212ºF. 
E assim, surgiu a ESCALA FAHRENHEIT (ºF), que é utilizada em países de língua inglesa, 
como os Estados Unidos. 
 Escala kelvin 
O físico britânico, Lord Kelvin estudando o comportamento dos gases, redefiniu a 
escala de temperatura Celsius para que iniciasse do zero, surgindo, assim, uma 
escala que mede temperatura absoluta, a ESCALA KELVIN. 
A escala Kelvin é calibrada em termos da energia e como energia é uma grandeza positiva, 
não existem temperaturas negativasnessa escala. Então, o zero é a temperatura mais 
baixa possível, chamado de zero absoluto ou zero kelvin. Essa temperatura corresponde a 
-273,15ºC. O ponto zero da escala Kelvin (zero absoluto) corresponde, ao menos 
teoricamente, à temperatura na qual cessa o movimento molecular e o objeto não emite 
radiação eletromagnética (infravermelha). 
O kelvin (símbolo: K) é a unidade de base do Sistema Internacional de Unidades (SI) para 
a grandeza temperatura. O kelvin é a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica do 
ponto triplo da água. 
 Conversão Entre as Escalas 
Para converter uma escala termométrica em outra se deve relacioná-las e efetuar uma 
regra de três proporcional. Para a conversão entre as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, 
inicia-se pela comparação entre as escalas: 
 
Nação 
Exercícios 
 
1) Encontre as relações entre as escalas de temperatura. 
 
 
 
 
 
 
 
A escala Celsius e a Kelvin são divididas em 
100 partes. Sendo assim, uma variação na 
escala Celsius corresponde a uma variação 
na escala Kelvin. 
A escala Fahrenheit que é dividida em 180 
partes. 
 
2) Como vimos, as temperaturas podem ser medidas em graus Celsius (ºC) ou Fahrenheit 
(ºF). Elas têm uma proporção linear entre si. Considerando que: 32ºF corresponde a 0 
ºC e que 20 ºC corresponde a 68 ºF. Qual a temperatura em que ambos os valores são 
iguais? 
-40º 
3) Um estudante construiu uma escala termométrica E e adota os valores –10ºE para o 
ponto de fusão da água e 240ºE para o ponto de vapor. Qual a indicação que na escala E 
corresponde a 30ºC? 
65ºE 
 
4) Um termômetro foi graduado segundo uma escala arbitrária X, de tal forma que as 
temperaturas 10ºX e 80ºX correspondem a 0ºC e 100ºC, respectivamente. Qual a 
temperatura que na escala X que corresponde a 50ºC? 
45ºX 
 
5) Um termômetro é composto por um recipiente de volume variável, dentro do qual é 
colocado um gás. Ao variar a temperatura (T) do gás, sua pressão (P) também varia. O 
ponto de gelo da água corresponde uma pressão de 51,3 cmHg e o ponto de vapor 
corresponde uma pressão de 70,3 cmHg. Determine a temperatura na escala ºC que 
corresponde à pressão 80 cmHg. 
151,05ºC 
 
6) O diagrama relaciona as escalas X e Y de temperatura. Que 
indicação na escala X correspondente a 45 ºY ? 
15ºX 
 
Referência Bibliográfica 
 
Young, Hugh D.; Freedman, Roger A.; Sears e Zemansky; Física II, Termodinâmica e 
Ondas, 12a ed., São Paulo, Addison Wesley, (2008). 
R. Resnick, D. Halliday, Fundamentos de Física, vol. 2 Gravitação, Ondas e Termodinâmica, 
9a ed., LTC (2012). 
Módulo 2, Calor e máquinas térmicas, Organizadores:Maurício Pietrocola, Nobuko Ueta. 
Elaboradores João Freitas da Silva, Luis Augusto Alves e Vera Bohomoletz Henriques 
Blaidi, Glorinha, Hugo, Spinelli; Módulo 9: Calor e Temperatura, Uno Sistema de Ensino. 
Disponível em: < http://www.if.ufrgs.br/cref/leila/escala.htm>. Acesso em 9 de maio de 
2016.