Apostila Termodinâmica

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FACULDADE PITAGORAS – ENGENHARIA / 4 PERIODO 
DISCIPLINA/ Fisica- Energia PROFESSORA: RITA DE CASSIA
TERMOLOGIA- Capitulo3 
Com este capitulo, inicia-se o estudo da física térmica.
Temperatura é uma grandeza física que caracteriza o estado térmico de um corpo ou sistema. Quando dois sistemas estão em equilíbrio térmico, diz-se que eles tem a mesma temperatura.
Fisicamente o conceito dado a quente e frio é um pouco diferente do que costumamos usar no nosso cotidiano. Podemos definir como quente um corpo que tem suas moléculas agitando-se muito, ou seja, com alta energia cinética. Analogamente, um corpo frio, é aquele que tem baixa agitação das suas moléculas.
Ao aumentar a temperatura de um corpo ou sistema pode-se dizer que está se aumentando o estado de agitação de suas moléculas.
Ao tirarmos uma garrafa de água mineral da geladeira ou ao retirar um bolo de um forno, percebemos que após algum tempo, ambas tendem a chegar à temperatura do ambiente. Ou seja, a água "esquenta" e o bolo "esfria". Quando dois corpos ou sistemas atingem o mesma temperatura, dizemos que estes corpos ou sistemas estão em equilíbrio térmico.
 Para que seja possível medir a temperatura de um corpo, foi desenvolvido um aparelho chamado termômetro.
O termômetro mais comum é o de mercúrio, que consiste em um vidro graduado com um bulbo de paredes finas que é ligado a um tubo muito fino, chamado tubo capilar.
Quando a temperatura do termômetro aumenta, as moléculas de mercúrio aumentam sua agitação fazendo com que este se dilate, preenchendo o tubo capilar. Para cada altura atingida pelo mercúrio está associada uma temperatura.
A escala de cada termômetro corresponde a este valor de altura atingida.
 
Escala Celsius
É a escala usada no Brasil e na maior parte dos países, oficializada em 1742 pelo astrônomo e físico sueco Anders Celsius (1701-1744). Esta escala tem como pontos de referência a temperatura de congelamento da água sob pressão normal (0°C) e a temperatura de ebulição da água sob pressão normal (100°C).
 
Escala Fahrenheit
Outra escala bastante utilizada, principalmente nos países de língua inglesa, criada em 1708 pelo físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), tendo como referência a temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0°F) e a temperatura do corpo humano (100°F). 
Em comparação com a escala Celsius:
0°C=32°F
100°C=212°F
 
Escala Kelvin
Também conhecida como escala absoluta, foi verificada pelo físico inglês William Thompson (1824-1907), também conhecido como Lorde Kelvin. Esta escala tem como referência a temperatura do menor estado de agitação de qualquer molécula (0K) e é calculada a partir da escala Celsius. 
Por convenção, não se usa "grau" para esta escala, ou seja 0K, lê-se zero kelvin e não zero grau kelvin. Em comparação com a escala Celsius:
-273°C=0K
0°C=273K
100°C=373K
Atividades:
1-No começo do inverno uma pessoa escolhe um agasalho em uma loja. De acordo com o vendedor, o agasalho escolhido pela pessoa, “ esquenta mais “ do que os outros. Fisicamente falando podemos dizer que: 
a) o agasalho retém o calor do tecido. 
b) o tecido do agasalho a tem mais calor. 
c) o tecido impede a troca de calor. 
d) o agasalho impede o frio de entrar. 
e) o agasalho transfere calor para a pessoa. 
2-O que é energia térmica de um corpo?
3-Quando um corpo recebe calor, sua temperatura necessariamente aumenta?
4-Um grupo de estudantes resolve criar uma escala termométrica X. Nesta escala a temperatura de fusão do gelo (1atm) é 200X e a temperatura de vaporização da água é 400X. A FÓRMULA para converter uma temperatura na escala Celsius para a escala X, é representada por 
a) tx = tc – 20
b) tx = 
c) tx = 
d) 
e) tx = tc + 40
5-Suponha que três corpos A, B e C sejam colocados num calorímetro ideal. Depois de certo tempo, os três corpos atingem o equilíbrio térmico. Foi verificado que a temperatura de A e B aumentaram. PODEMOS dizer que
a) a temperatura do corpo C diminuiu 
b) o corpo C permaneceu com a mesma temperatura inicial. 
c) o corpo C cedeu calor para o corpo A e recebeu calor do corpo B
d) a temperatura do corpo C também aumentou. 
e) a temperatura do corpo C permaneceu constante.
6-Uma pessoa deve se preocupar se o medico lhe disser que a sua temperatura é de 310 K? Explique.
7-A que temperatura a leitura da escala Fahrenheit é igual ao triplo da escala Celsius?
8-Converta:
 – 70 °F em K b) 400 K em °C c) 98,6 °F em °C
9-Podemos medir a temperatura do vácuo?
10-Uma escala X é construída de modo que 0°X corresponde a -4 °F , e a temperatura de 100°X corresponde a 68°F. Nesta escala X, a temperatura de fusão do gelo vale:
11-Uma variação de 40 graus Celsius corresponde a que variação em Kelvin e em Fahrenheit?
12-Dois termômetros, um em Celsius e o outro em Fahrenheit, são mergulhados em um mesmo liquido. A leitura em F supera em 100 unidades a leitura em C. Qual era a temperatura em F?
13-Um pesquisador Z adotou uma escala em que a temperatura de fusão do gelo foi de 20°z e a de ebulição da água 80°Z.
Qual a temperatura na escala C correspondente a 65 °Z?
Obtenha a equação que relacione essas temperaturas.
-5°C corresponde a quantos °Z?
14- Uma escala de temperatura arbitrária X está relacionada com a escala Celsius, conforme o gráfico a seguir.
As temperaturas de fusão do gelo e ebulição da água, sob pressão normal, na escala X são, respectivamente,
a) -60 e 250
b) -100 e 200
c) -150 e 350
d) -160 e 400
e) -200 e 300
15- Uma panela com água é aquecida de 25°C para 80°C. A variação de temperatura sofrida pela panela com água, nas escalas Kelvin e Fahrenheit, foi de
a) 32 K e 105°F.
b) 55 K e 99°F.
c) 57 K e 105°F.
d) 99 K e 105°F.
e) 105 K e 32°F.
16- Uma escala termométrica arbitrária X está relacionada com a escala Fahrenheit F, de acordo com o gráfico a seguir.
As temperaturas de fusão do gelo e ebulição da água, sob pressão normal, na escala X valem, respectivamente,
a) 0 e 76
b) 0 e 152
c) 60 e - 30
d) 76 e 152
e) 152 e -30
17-A coluna líquida de um termômetro de mercúrio apresenta altura de 5 mm quando o termômetro é colocado num recipiente com gelo em fusão. Quando o termômetro é colocado em vapores de água em ebulição sob pressão normal, a coluna apresenta 50 mm. Determine:
A função termométrica desse termômetro na escala Celsius;
A temperatura de um corpo em presença do qual a coluna líquida apresenta 15 mm de altura.