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1. Conceitos Básicos:


Escalas termométricas: são mecanismos graduados utilizados para medir a temperatura dos corpos e fluidos. Os termômetros mais comuns utilizam uma coluna de líquido inserido em um recipiente graduado, ou seja, dentro destes é utilizado o mercúrio (Hg) por causa de ter a característica principal de absorver a energia térmica de forma mais rápida ocasionando a dilatação do mesmo, ou seja, ao receber energia térmica do corpo o mercúrio dilata e alcança uma determinada altura do termômetro ocasionando a leitura da temperatura.

 

            Ex: Termômetro

           

            Temperatura: esta ligada a agitação das moléculas do corpo ou fluido, ou seja, ao medir a temperatura esta sendo verificado qual é o grau de agitação das moléculas do corpo ou do fluido observado.

 

2.      Escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin

 

As escalas mais conhecidas, mais estudadas e que serão nosso objeto de estudo serão: Celsius, Fahrenheit e Kelvin.

 

            Escala Celsius é a mais comum entre todas, foi criada em 1742 pelo astrônomo sueco Anders Celsius. Ele estabeleceu pontos fixos da sua escala como sendo os pontos de fusão do gelo e de ebulição da água, ou seja, 0° para o ponto de fusão de gelo e 100° para o ponto de ebulição da água.

           

            Escala Fahrenheit: Daniel Gabriel Fahrenheit, o inventor do termômetro de mercúrio, foi o inventor dessa escala por volta dos anos de 1742. Ele em seus estudos obteve uma temperatura de 32°F para uma mistura de água e gelo, e uma temperatura de 212°F para a água fervente. Assim, na escala Fahrenheit a água vira gelo a uma temperatura de 32°F e ferve a uma temperatura de 212°F. É a escala mais utilizada nos países de língua inglesa.

Escala Kelvin e o zero absoluto: Como já foi dito, a temperatura mede o grau de agitação das moléculas, sendo assim a menor temperatura corresponde à situação na qual essa agitação é muito pequena, quase nenhuma, é denominado de zero absoluto. Na prática esse ponto é impossível de se alcançar, contudo, esse valor foi alcançado teoricamente na escala Celsius e corresponde a um valor igual a -273,15°C (aproximadamente -273). Willian Tomson, que viveu entre os anos de 1824 a 1907, durante a realização de experimentos verificou que se o volume de um gás for mantido constante, a sua pressão seria reduzida a uma razão de 1/273 do valor inicial para uma variação de -1°C na temperatura. Assim, ele concluiu que se o gás sofresse uma redução de temperatura de 0°C para -273°C, a sua temperatura reduziria a zero. A esse valor de -273°C ficou conhecido como zero absoluto. Kelvin atribuiu o zero da sua escala como sendo igual a -273°C na escala Celsius.

 

3.      Relação entre as escalas

 

RelacaoEntreEscalas.jpg

 

Para determinar um temperatura de uma escala e suas similares nas outras, pode-se utilizar a equação a seguir;

 

EquacaoEscalaTermometrica.jpg , onde TC é a temperatura em Celsius, TF  é a temperatura em Fahrenheit e TK é a temperatura em Kelvin.

 

Ainda podemos calcular sem a necessidade de decorar a equação citada acima, basta;

 

EscalasTermometricasCalculo.jpg

 

EscalasTermometricasCalculo3.jpg

 

Obs: Na representação das temperaturas da escala Kelvin ou escala absoluta não se faz o uso do grau (ᵒ), diferentemente das outras escalas que é obrigatório o uso do grau para representar as temperaturas.

 

Exercícios de fixação

 

1)      Adiranio foi tirar férias em New York, quando ao passear pelas ruas se deparou com o marcador digital de temperatura que indicava 80ᵒF, nesse momento ele ficou curioso, pois não lembrava, naquele instante, qual seria a temperatura equivalente no Brasil mais precisamente em Cajazeiras - PB onde a temperatura média no verão se aproxima de 40ᵒC, ou seja, quente. Desta forma, a temperatura que Adiranio estava submetido nas suas férias é quente, muito quente, fria ou muito fria em relação à temperatura média no município brasileiro citado? Considere que a diferença entre Muito quente e quente é 20ᵒC como também entre muito fria e fria.

 

2)      Adestraildo estava curioso para saber quanto seria a temperatura na superfície do sol, assim ao conversar com seu amigo Astolfo perguntou se ele tinha idéia disso, então o amigo respondeu que seria em média na superfície de 5000K, como Adestraildo não tinha estudado a escala Kelvin ele ficou sem entender qual seria a intensidade desse numero, pois ele só conhecia as escalas Celsius e Fahrenheit. Então como seria possível para Astolfo fazer com que Adestraildo entendesse a intensidade dessa temperatura? Qual seria essa tal temperatura?

 

3)      Sinforosa era uma menina da ciência, ou seja, ela desenvolvia pesquisas cientificas no laboratório. Certo dia ao medir a temperatura de determinado fluido notou que o termômetro digital marcava 250K. Então seu professor orientador para verificar sua dedicação a ciência propôs o seguinte problema.  Faça uma escala com seu nome onde nela conste a temperatura equivalente a medida no fluido, considerando que sua escala tem a metade da variação na escala Fahrenheit. Desta forma, qual é a temperatura medida na escala de Sinforosa?

 

4)      Converter as seguintes temperaturas:

a.       158 K em Celsius

b.      257ᵒC em Kelvin

c.       155ᵒC em Fahrenheit

d.      75ᵒF em Kelvin e depois em Celsius



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