FÍSICA II FICHA 01

ADRIANO MEDEIROS

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TERMOMETRIA 1.1 –Temperatura e Calor O nível de energia interna de um corpo depende da velocidade com que suas partículas se movimentam. O estado de aquecimento de um corpo influi no estado de agitação de suas partículas, tornando-o mais acentuado à medida que o corpo vai ficando mais quente.

●Temperatura É uma grandeza física que mede o estado agitação das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico. ●Termômetros Aparelhos que permitem medir a temperatura de um corpo. A temperatura de um corpo indica se esse corpo vai ganhar ou perder energia interna ao entrar em contato com outro corpo. Se dois corpos, um quente e outro frio, forem colocados em contato, uma parcela da energia interna do corpo quente passará para o corpo frio sob a forma de calor.

Um termômetro colocado sobre o corpo quente mostra que sua temperatura diminui, enquanto que outro termômetro colocado sobre o corpo frio mostra que sua temperatura aumenta. ●Equilíbrio Térmico Após um certo tempo, as temperaturas dos dois corpos igualam-se. Nesse momento, o fluxo de calor é interrompido e diz-se que os corpos se encontram em equilíbrio térmico. É importante diferenciar calor de temperatura, pois são grandezas físicas diferentes: temperatura é a medida do nível de energia interna de um corpo; calor é a passagem de energia de um corpo para outro, devido à diferença de temperatura entre eles. ●Calor é a energia térmica em trânsito, entre dois corpos ou sistemas, decorrente apenas da existência de uma diferença de temperatura entre eles. 1.2 - Escalas Termométricas Uma escala termométrica corresponde a um conjunto de valores numéricos, em que cada um desses valores está associado a uma temperatura. ●Pontos fixos Para a graduação das escalas, foram escolhidos, para pontos fixos, dois fenômenos que se reproduzem sempre nas mesmas condições: a fusão do gelo e a ebulição da água, ambos sob pressão normal. 1.° ponto fixo: corresponde à temperatura de fusão do gelo; é chamado ponto do gelo. 2.° ponto fixo: corresponde à temperatura de ebulição da água; é chamado ponto do vapor.

Em nosso curso, utilizaremos as seguintes escalas:

1. Escalas Celsius: o intervalo de 0ºC a 100ºC é dividido em 100 partes iguais, e cada uma das divisões corresponde a 1ºC. 2. Escala Fahrenheit: o intervalo de 32ºF a 212ºF é dividido em 180 partes iguais, e cada uma das divisões corresponde a 1ºF. 3. Escala Kelvin: o intervalo de 273K a 373K é dividido em 100 partes iguais, e cada uma das divisões corresponde a 1K. A escala Kelvin é chamada escala absoluta de temperatura. Kelvin propôs atribuir o zero absoluto à menor temperatura admitida na natureza. 1.3 - Relações termométricas entre escalas

273373

273T

32212

32T

0100

0T KFC

100

273T

180

32T

100

T KFC

5

273T

9

32T

5

T KFC

Variação de Temperatura – Consideremos que a temperatura de um sistema varia de um valor inicial T1 para um valor final T2 num dado intervalo de tempo. A variação de temperatura ∆T é dada pela diferença entre o valor final, T2, e o valor inicial, T1. ∆T = T2 – T1 Logicamente, a variação de temperatura será positiva (∆T > 0) quando a temperatura aumentar (T2 > T1); negativa (∆T < 0) quando a temperatura final for menor que a inicial (T2 < T1). Vamos correlacionar as variações de temperatura expressas na escala Celsius (∆TC), Fahrenheit (∆TF) e Kelvin (∆TK).

5

Δt

9

Δt

5

Δt KFC

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EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. (AFA-SP) Assinale a alternativa que define corretamente calor. a) Trata-se de um sinônimo de temperatura em um sistema. b) É uma forma de energia contida no sistema. c) É uma energia em trânsito, de um sistema a outro, devido à diferença de temperatura entre eles. d) É uma forma de energia superabundante nos corpos quentes. e) É uma forma de energia em trânsito do corpo mais frio para o corpo mais quente. 2. (Mackenzie) Uma pessoa mediu a temperatura de seu corpo, utilizando-se de um termômetro graduado na escala Fahrenheit e encontrou o valor 97,7 ºF. Essa temperatura, na escala Celsius, corresponde a: a) 36,5 ºC. b) 37,0 ºC. c) 37,5 ºC. d) 38,0 ºC. e) 38,5 ºC 3. (Unimep-SP) Numa das regiões mais frias do mundo, o termômetro indica -76 ºF. Qual será o valor dessa temperatura na escala Celsius? a) -60. b) -76. c) -50,4. d) -103. e) +76. 4. (Mackenzie) Numa cidade da Europa, no decorrer de um ano, a temperatura mais baixa no inverno foi de 23 ºF e a mais alta no verão foi de 86 ºF. A variação da temperatura, em graus Celsius, ocorrida nesse período, naquela cidade, foi: a) 28,0 ºC. b) 35,0 ºC c) 40,0 ºC. d) 50,4 ºC. e) 63,0 ºC. 5. (Fatec) Ao aferir-se um termômetro mal construído, verificou-se que os pontos 100 ºC e 0 ºC de um termômetro correto correspondiam, respectivamente, a 97,0 ºC e -1,0 ºC do primeiro. Se esse termômetro mal construído marcar 19,0 ºC, a temperatura correta deverá ser: a) 18,4 ºC. b) 19,4 ºC. c) 20,4 ºC d) 23,4 ºC. e) 28,4 ºC. 6. (Mackenzie) Na escala termométrica X, ao nível do mar, a temperatura do gelo fundente é -30 ºX e a temperatura de ebulição da água é 120 ºX. A temperatura na escala Celsius que corresponde a 0 ºX é: a) 15 ºC. b) 20 ºC c) 25 ºC d) 28 ºC. e) 30 ºC. 7. (U.E. Feira de Santana-BA) Um termômetro construído com escala X mede -20 ºX para a temperatura de fusão do gelo ao nível do mar e 40 ºX para uma temperatura ambiente de 25 ºC. Considerando essa informação, é correto afirmar que a temperatura de vaporização da água, em ºX, ao nível do mar é: a) 60. b) 80. c) 120. d) 180 e) 220. 8. (Fatec-SP) Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor -20 ºX para a temperatura de fusão do gelo e 120 ºX para a temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. A temperatura em que a escala X dá a mesma indicação que a Celsius é: a) 80. b) 70. c) 50. d) 30. e) 10. 09. (PUC-Campinas) Um termômetro, graduado numa escala X, indica -32 ºX para o ponto de fusão do gelo e 148 ºX no ponto de ebulição da água. A indicação 58 ºX corresponde, em graus Celsius, a:

a) 18. b) 45. c) 50. d) 96. e) 106. 10. (Fatec) Um cientista coloca um termômetro em um béquer contendo água no estado líquido. Supondo que o béquer esteja num local ao nível do mar, a única leitura que pode ter sido feita pelo cientista é: a) -30 K. b) 36 K. c) 130 ºC. d) 250 K e) 350 K. 11. (Uniube-MG) O gráfico mostra a relação de um termômetro y com as correspondentes indicações de um termômetro graduado na escala Celsius.

As indicações em que os valores numéricos das escalas coincidem são: a) 20 ºy ou 20 ºC. b) 40 ºy ou 40 ºC. c) -40 ºy ou -40 ºC. d) -20 ºy ou -20 ºC. e) -10 ºy ou -10 ºC. 12. (Fatec-SP) Certa escala termométrica adota os valores -20 ºE e 280 ºE, respectivamente, para os pontos de fusão do gelo e ebulição da água, sob pressão de 1 atm. A fórmula de conversão entre essa escala e a escala Celsius é

a) E = C + 20.

b) E = C - 20.

c) E = 3 C - 20.

d) E = 3 C + 20.

e) E = 3 C. 13. (Fatec) Lord Kelvin (título de nobreza dado ao célebre físico William Thompson, 1824-1907) estabeleceu uma associação entre a energia de agitação das moléculas de um sistema e a sua temperatura. Deduziu que a uma temperatura de -273,15 ºC, também chamada de zero absoluto, a agitação térmica das moléculas deveria cessar. Considere um recipiente com gás, fechado e de variação de volume desprezível nas condições do problema e, por comodidade, que o zero absoluto corresponde a -273 ºC. É correto afirmar: a) O estado de agitação é o mesmo para as temperaturas de 100 ºC e 100 K. b) À temperatura de 0 ºC o estado de agitação das moléculas é o mesmo que a 273 K. c) As moléculas estão mais agitadas a -173 ºC do que a -127 ºC. d) A -32 ºC as moléculas estão menos agitadas que a 241 K. e) A 273 K as moléculas estão mais agitadas que a 100 ºC. 14. (UEL) A temperatura na cidade de Curitiba, em um certo dia, sofreu uma variação de 15°C. Na escala Fahrenheit, essa variação corresponde a a) 59 b) 45 c) 27 d) 18 e) 9 15. (UFC) O planeta Mercúrio é o que sofre a maior variação de temperatura no sistema solar. A temperatura da parte iluminada chega a 400 ºC, enquanto no lado escuro, cai a – 200 ºC. Essa variação de temperatura na escala Kelvin, é de a) – 73 K b) 273 K c) 327 K d) 600 K e) 873 K

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Gabarito 01 - C 08 - C 02 - A 09 - C 03 - A 10 - B 04 - B 11 - D 05 - C 12 - B 06 - B 13 – E 07 - E 14 – C 15 - D

TESTES PROPOSTOS 01. Em 19 de maio de 1993, a cidade de Tóquio registrou uma temperatura máxima de 79 ºF, segundo informou o serviço meteorológico daquela cidade. Determine esta temperatura na escala Celsius. 02. O diagrama abaixo mostra a relação entre a escala X e a escala Celsius. Determine a temperatura na escala X que corresponde a 0 ºC.

03. A tabela abaixo apresenta a relação entre a temperatura e a altura da coluna de mercúrio de um termômetro.

Determine: a) a função termométrica desse termômetro; b) a temperatura quando a altura da coluna é 18 cm. 04. O diagrama ao lado mostra a variação da pressão em função da temperatura de um certo gás contido no interior de um recipiente rígido. Sabendo-se que o recipiente tolera uma pressão máxima de 5 atm, qual podeser a máxima temperatura em seu interior?

05. Uma temperatura na escala Fahrenheit é expressa por um número que é o triplo do correspondente na escala Celsius. Qual é essa temperatura na escala Fahrenheit? 06. Define-se temperatura de um corpo como sendo: a) a quantidade de calor do corpo b) a sensação de calor que temos quando tocamos o corpo c) a quantidade de energia térmica acumulada no corpo d) a medida do seu grau de agitação molecular 07. Qual é o valor da temperatura cuja indicação na escala Fahrenheit supera em 64 unidades a indicação na escala Celsius? 08. Um termômetro defeituoso está graduado na escala Fahrenheit, indicando 30ºF para o ponto de gelo e 214ºF para o ponto de vapor. Neste termômetro, determine a única temperatura medida corretamente na escala Fahrenheit. 09. Texto de uma revista científica: “Em Plutão, o planeta mais afastado do Sol, a temperatura vai a 380 graus abaixo de zero”. O autor, embora não tenha declarado qual a escala termométrica utilizada, certamente se refere, para a temperatura mencionada, à escala: a) Kelvin b) Celsius c) Fahrenheit d) diferente das anteriores, pois o valor não é compatível com nenhuma das três escalas citadas 10. A temperatura normal do corpo humano é de 36ºC. Qual é o valor dessa temperatura expressa nas escalas Kelvin eFahrenheit?

Gabarito 01 - 26,1

OC

02 - 7OX

03 - a) t = 4h - 20 b) 52 unidades 04 - 107

0C

05 - 80oF

06 - D 07 - 104

oF

08 - 122oF

09- C 10 - 96,8

oF