Medindo Temperatura: Conceitos e Escalas Termométricas

Como medir a temperatura A temperatura é medida através da mudança de alguma característica física do material a Poderíamos medir a temperatura de uma barra de ferro através da sua cor b Poderíamos medir a temperatura de um corpo através da reflexão de uma onda c Poderíamos medir a temperatura de um objeto através da sua deformação Dilatação térmica ΔT EQUILÍBRIO TÉRMICO Quando a troca líquida de energia entre as partículas for nula Os objetos estarão à mesma temperatura TEMPERATURA Conceito de temperatura Medida indireta do nível de agitação de uma partícula qualquer Essa agitação está ligada à energia cinética desta partícula A temperatura é diretamente proporcional à energia cinética MÉDIA do sistema TB TA O fluxo de energia de B para A será maior do que de A para B no início do contato entre esses objetos A diferença entre esses fluxos tende a diminuir até ficar igual a zero Esse fluxo diferente ocorre até que TB TA Apesar de TB TA pode existir partículas em A com energia cinética maior que as partículas em B CALOR Calor é a transferência de energia térmica entre dois corpos T1 50 C T2 30 C Escalas termométricas Escala Fahrenheit F Tubo muito fino Mercúrio Hg 0 F será a temperatura mais baixa Mercúrio é um metal líquido à temperatura ambiente Possui alta dilatação e baixa volatilidade 100 F será a temperatura do corpo humano Escalas termométricas Escala Celsius C Tubo muito fino Mercúrio Hg 0 C será a temperatura de fusão do gelo Mercúrio é um metal líquido à temperatura ambiente Possui alta dilatação e baixa volatilidade 100 C será a temperatura do ebulição da água Escalas termométricas Escala Kelvin K 0 K será a temperatura mais baixa possível Pois a menor energia cinética média teórica é zero 0 K 27315 C Utiliza a mesma escala Celsius A escala Kelvin será utilizada no SI EQUILÍBRIO TÉRMICO Quando um objeto recebe energia térmica ele pode a Mudar sua temperatura b Mudar sua estrutura mudança de fase ou rearranjo das moléculas c Realizar trabalho Quando um corpo muda sua temperatura Q mcΔT Q Calor fornecido no SI Joules Calorias cal m Massa no SI kg gramas g c Calor específico no SI JoulekgK calgC ΔT Variação de temperatura O calor específico na maioria dos problemas acadêmicos é considerado constante para um dado material Exercício 01 Considere o sistema isolado abaixo em que não há mudança de fase nem realização de trabalho Calcule a temperatura final no equilíbrio ma 500 gramas TA 20 C cA 15 calgC¹ mb 800 gramas TB 70 C cB 08 calgC¹ Q mcΔT QA QB 0 macAΔT A mecBΔT B 0 50015TF A 20 80008TF B 70 0 750TF A 20 640TF B 70 0 TF A TF B TF 750TF 15000 640TF 44800 0 1390TF 29800 TF 214 C Quando há mudança de fase ou rearranjo estrutural é um pouco mais complexa a análise Q mL Onde L é o calor latente pode ser de fusão ou de ebulição No SI Joulekg Jkg Exemplo se temos um calor latente de 100 calgrama são necessárias 100 calorias para fazer que 1 grama da substância mude de fase Exercício 02 Considere o sistema isolado abaixo estão presentes água em estado líquido B e gelo A Calcule a temperatura final no equilíbrio ma 50 gramas TA 20 C CA 05 calgC1 mb 300 gramas TB 25 C CB 10 calgC1 Lf 80 calg Etapa 01 Aquecimento do gelo até zero graus centrados macaΔTA mbcBΔTB 0 5005020 30010TB125 0 500 300TB1 7500 0 TB1 233 C Etapa 02 Mudança de fase do gelo Gelo a 0 C e a 233 C maLf mbcBΔTB 0 5080 30010TB2233 0 4000 300TB2 6990 0 300TB2 2990 TB2 10 C Etapa 03 Aquecimento da água a 0 C e resfriamento da água a 10 C macAΔTA mbcBΔTB 0 5010TF 0 30010TF 10 0 50TF 300TF 3000 0 TF 86 C Exercício 03 Um objeto de massa igual a 6kg cai de uma altura de 50 metros e por meio de um sistema mecânico gira uma paleta que agita 060 kg de água A água está inicialmente a 15 C Qual a máxima temperatura final da água Considerando que toda a energia potencial gravitacional seja transformada em energia térmica Q mcΔT Q mobjetogΔh 6985 294 Joules c 4186 JkgC 294 0604186TF 15 294 2512TF 15 012 TF 15 TF 1512 C Exercício 04 Calcule o calor específico de um metal com os seguintes dados Um recipiente feito do metal tem uma massa de 36kg e contém 14kg de água Uma peça do metal de massa 18kg inicialmente a temperatura de 180 C é colocada na água O recipiente e a água tem uma temperatura inicial de 160 C e a temperatura de equilíbrio térmico do sistema é de 180 C macaΔTA mbcΔTB mccΔTC 0 1441861816 36c1816 18c18180 0 117208 72c 291c 0 2844c 117208 c 4121 JkgC