Apostila Fisica - temologia
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Apostila Fisica - temologia


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\ufffdNATUREZA, UMA GRANDE MESTRA
\ufffdNATUREZA, UMA GRANDE MESTRA
I - TERMOMETRIA
1. CONCEITO DE CALOR
Quando dois corpos, com temperaturas diferentes, são colocados em contato, isolados do meio exterior, observamos que, após algum tempo, eles atingem um estado de equilíbrio térmico, caracterizado por serem iguais as temperaturas dos dois corpos. A temperatura de equilíbrio terá um valor intermediário entre as temperaturas iniciais dos dois corpos.
Para atingirem o equilíbrio térmico, \u201calgo\u201d passa de um corpo para outro. Percebeu-se que o que passa de um para o outro neste caso é energia. Sabemos que todo o corpo possui em seu interior energia que pode ser chamada de energia interna do corpo. Essa energia interna existe sob várias formas, entre as quais destacamos aquela devido à vibração das moléculas do corpo, ou seja energia cinética. Quando dois corpos são colocados em contato, o corpo de maior temperatura cede parte de sua energia interna ao de menor temperatura. A energia que passa de um corpo para o outro, neste caso, chama-se calor.
	Temperatura tA	Temperatura tB	
	Calor é uma forma de transferência de energia de um corpo para outro, provocada por uma diferença de temperatura entre eles.
Unidades de calor
O calor, sendo uma forma de energia, será medido nas mesmas unidades de energia.
Sistema Internacional de Unidades: Joule (J)
Sistema Técnico de Unidades: Quilogrâmetro (kgm)
Caloria: Freqüentemente se utiliza esta unidade de calor, que não pertence a nenhum sistema de unidade específico.
	\u201cCaloria é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um grama de água de 14,5° C para 15,5° C, sob pressão normal.\u201d
l Cal = 4,186 J
1 kgm = 9,807 J
1 kWh = 860 kcal = 3.600.000 J
2. CONCEITO DE TEMPERATURA
A temperatura não tem definição. É um conceito intuitivo que se baseia nas sensações de quente e de frio que sentimos ao tocar um objeto. 
Através do sentido do \u201ctato\u201d podemos classificar os corpos em mais quentes ou mais frios. Isto nos revela a existência de uma propriedade em cada corpo causadora destas sensações térmicas, a qual se deu o nome de temperatura.
Por outro lado, ao examinarmos um corpo do ponto de vista de sua constituição interna, sabemos que é formado por pequenas partículas chamadas moléculas as quais estão em constante vibração.
Percebe-se que esta agitação das moléculas pode ser mais ou menos intensa e que há uma estreita relação entre a temperatura do corpo e o grau de vibração de suas moléculas. Isto é, uma temperatura mais alta, corresponde a uma vibração mais intensa de suas moléculas e vice-versa. Podemos, pois, dizer que:
	\u201cA temperatura é uma grandeza que esta relacionada com o grau de vibração das moléculas de um corpo\u201d
2 . SUBSTÂNCIAS E GRANDEZAS TERMOMÉTRICAS
Nosso objetivo é estabelecer um processo para medir a temperatura de um corpo. Para isso precisamos de um critério seguro que nos possibilite dizer com certeza quando é que a temperatura de um corpo está ou não variando.
O nosso sentido do tato, embora seja o que nos revela existência desta propriedade dos corpos chamada temperatura, sem dúvida não pode ser o critério adotado, pois é muito falho e impreciso. Se não, veja os exemplos seguintes:
Ao tocarmos com a mão um pedaço de metal e em seguida uma folha de papel, que estão no mesmo ambiente por longo tempo, o papel parecerá mais quente (a uma temperatura mais elevada) do que o metal, No entanto, como mostraremos no ponto seguinte, os dois estão a mesma temperatura,
Outro exemplo que nos mostra ser o sentido do tato falho ao avaliar a temperatura de um corpo, pode ser dado:
Colocamos uma das mãos no bolso num dia frio de inverno e mantemos a outra fora. Em seguida tocamos com ambas num mesmo corpo, por exemplo, a fórmica da cadeira. A fórmica parecerá mais fria para mão que estava quente (no bolso).
Precisamos, pois, de um critério mais exato para avaliar as variações de temperatura de um corpo. A experiência mostra que existem grandezas de um corpo que se alteram com a variação de sua temperatura. Por exemplo:
comprimento de uma barra de metal;
volume de um líquido;
a pressão exercida por um gás mantido em volume constante;
a cor de um corpo;
a resistência elétrica de um condutor.
Utilizamos uma destas grandezas, chamadas \u201cgrandezas termométricas\u201d, para verificar e medir a temperatura de um corpo.
Grandeza termométrica é uma grandeza de um corpo que se altera com a variação de temperatura e é utilizada para verificar as variações de temperatura e para efetuarmos sua medida.
Ao construir um dispositivo para medir temperatura (termômetro), utiliza-se uma substância que possui uma grandeza termométrica perceptível e mensurável, tal substância è denominada de \u201csubstância termométrica\u201d, Como por exemplo podemos citar o mercúrio.
Observação: Alguns usam a expressão \u201cpropriedade termométrica\u201d para designar a variação da grandeza termométrica. No entanto, a diferença entre propriedade e grandeza é difícil de precisar. Alguns autores usam os dois termos indistintamente.
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3. EQUILÍBRIO TÉRMICO - PRINCÍPIO N° ZERO DA TERMODINÂMICA
Ao colocarmos em contato dois corpos, com temperaturas diferentes verificamos que, após algum tempo, eles nos causam a mesma sensação térmica, Neste momento, dizemos que os dois estão em equilíbrio térmico portanto possuem a mesma temperatura. Este fato sempre ocorre para todos os corpos colocados em contato.
O princípio zero da termodinâmica, baseado na evidência experimental, é assim enunciado:
\u201cSe dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, estão em equilíbrio térmico entre si\u201d
4. PONTOS FIXOS TERMOMÉTRICOS
Existem determinados fenômenos físicos que ocorrem sempre à mesma temperatura em condições idênticas.
A temperatura em que ocorrem estes fenômenos é tomada como referência na construção das escalas termométricas e recebe o nome de \u201cponto fixo termométrico\u201d.
Como exemplo podemos citar:
ponto de fusão do gelo a pressão normal (ponto de gelo);
ponto de ebulição da água a pressão normal (ponto de vapor).
5. ESCALAS TERMOMÉTRICAS RELATIVAS
Para estabelecermos uma escala de temperatura, precisamos:
1°. De uma substância termométrica. Por exemplo, o mercúrio.
2°. De uma grandeza termométrica. Por exemplo, a altura da coluna de mercúrio em um vaso capilar,
3°. Estabelecer uma relação entre a temperatura e a grandeza termométrica escolhida. Por exemplo, a temperatura é diretamente proporcional à altura da coluna de mercúrio.
4°. De dois pontos fixos. Por exemplo, o ponto de gelo e o ponto de vapor.
5°. Estabelecer o equilíbrio térmico entre a grandeza termométrica e os pontos fixos.
6°. Atribuir aos pontos fixos, valores arbitrários.
Foi assim que Celsius e Fahrenheit criaram suas escalas. A diferença entre elas consiste somente nos valores atribuídos às temperaturas dos pontos fixos.
Enquanto Celsius atribuiu ao ponto de gelo e de vapor os valores 0° C e 100° C, respectivamente, Fahrenheit atribuiu aos mesmos os valores 32° F e 212° F.
Ponto de vapor	100° C 	212° F
	100 partes iguais 	180 partes iguais
Ponto de gelo	0° C	32° F
Sugestão: invente uma nova escala de temperaturas.
Os pontos de fusão e ebulição de muitas substâncias foram medidos cuidadosamente e tabelados, sendo estas temperaturas usadas na calibração de qualquer tipo de termômetro. Veja a seguir:
	Ponto normal de ebulição do hidrogênio	52,78° C
Ponto normal de ebulição do nitrogênio	l95,81°C
Ponto normal de fusão do mercúrio	-38,87°C
Ponto normal de fusão da água	0,00° C
Ponto normal de ebulição da água	100,00 C
Ponto normal de ebulição do enxofre	444,60 C
Ponto normal de fusão da prata	960,50 C
Ponto normal de fusão do ouro	1063,0 C
6. ZERO ABSOLUTO
Até onde podemos diminuir a temperatura de um corpo?
Descobriu-se que há um limite inferior