TERMOMETRIA - I

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Colégio Municipal Antonio Rodrigues Bayma Disciplina: Geometria Prof.ª Olivia Diniz

TERMOMETRIA - Introdução Grupo 2 Adriano Santos Ana Victória Antonio Adryel João Kaio Marcos Vinicius Maria Helena Melquesedeque Késia de Jesus Yalia Kauanne

Caxias/MA 2016.

Temperatura Temos diariamente contato com fenômenos ligados à temperatura (térmicos) para exprimir sensações obtidas quando encostamos em um determinado objeto como: "quente", "frio", "morno", "gelado". Contudo, essa "sensação" é qualitativa e subjetiva, ou seja, depende da pessoa e não é exata (por exemplo, para um esquimó a cidade de Campos de Jordão não é "fria". Como a sensação térmica é variável de indivíduo para indivíduo, ela não é adequada como medida da temperatura de um sistema. Para se determinar a temperatura de um objeto é necessária uma maneira independentemente das percepções sensoriais de uma pessoa e que seja quantitativa e mensurável. Todos os corpos são constituídos por partículas (átomos ou moléculas) que estão em movimento de agitação (denominado agitação térmica), e a energia associada a este movimento é denominada energia térmica do corpo. Investigando microscopicamente um corpo, observou-se que seu estado de aquecimento depende do estado de agitação de suas partículas, tornando-o mais acentuado à medida que o corpo vai ficando mais quente. Podemos fazer uma experiência para ilustrar os conceitos já mencionados: coloca-se uma mistura de água e serragem num recipiente de vidro, levando-o em seguida ao fogo e à medida que a água aquece, o movimento das partículas da serragem vai aumentando como também das moléculas da água. Então concluímos nesta experiência que:  As noções de quente e frio estão relacionadas à agitação das partículas do corpo.  O movimento das partículas de um corpo é tanto maior quanto mais quente o corpo estiver.  A temperatura é uma grandeza que permite determinar quantitativamente o grau de agitação térmica das partículas de um corpo ou substância. A determinação da temperatura é feita por meio de termômetros, que são dispositivos que medem de forma indireta a temperatura (agitação térmica) das partículas de um corpo. A medida da temperatura é indireta, pois a construção de um termômetro se baseia grandeza termométrica, ou seja, na variação regular de alguma grandeza (característica) física com a temperatura.

Algumas características físicas dos corpos variam com a mudança de sua temperatura. Exemplos: o comprimento de uma barra de metal; o volume de um líquido; a pressão de um gás a volume constante; a cor de um corpo, entre outros. Por isso há vários tipos de termômetros, pois cada um ao ser construído, se baseou em alguma grandeza termométrica. A expressão que relaciona o valor da temperatura com o valor da grandeza termométrica é chamada equação termométrica.

Termômetros Os termômetros são é um aparelho usado para medir a temperatura. O mais conhecido é o de bulbo. Ele é de vidro comum que você conhece desde criança. Ele contém um tipo de líquido, geralmente, mercúrio e trabalha em cima de um princípio simples: um líquido muda seu volume conforme sua temperatura é alterada. Os líquidos ocupam menos espaço quando estão frios e ocupam mais espaços quando estão quentes Para medir uma temperatura usando o termômetro de bulbo coloca-se o termômetro em contato com o objeto. Após certo tempo, verifica-se que a altura da coluna se estabiliza porque o termômetro atinge a mesma temperatura do objeto. Nessas condições, dizemos que o termômetro e o objeto atingiram uma situação de equilíbrio térmico.

Outros tipos de termômetros:       

Termômetro clínico digital Termômetro de alimentos, a laser Termômetro de alimentos, por contato Termômetro de infravermelho Termômetro de máxima e mínima Termômetro de gás Termômetro bimetálico

Escalas Termométrica Escala Celsius: Ela foi criada por Anders Celsius que nasceu em 27 de novembro de 1701 em Uppsala - Suécia. Ele foi astrônomo, físico e geodesista. Publicou um estudo sobre a aurora boreal, fenômeno causado pela interação das partículas provenientes do Sol, o vento solar, com o campo magnético terrestre. Também verificou experimentalmente a previsão de Isaac Newton do achatamento polar do globo terrestre, resultado do seu movimento de rotação. Foi o primeiro a estabelecer uma escala para classificar a magnitude das estrelas com base em medidas mais objetivas que a visão humana. Em 1742, criou uma escala em que utilizava como pontos de referência a solidificação e a ebulição da água. De início, atribuiu 0° para a ebulição e 100° para o congelamento. Um ano após sua morte, a escala foi invertida e adotada como padrão para trabalhos científicos. Por sua simplicidade, tal escala viria a se tornar praticamente universal. É essa a escala utilizada pelo Brasil e em vários outros países. Durante muito tempo, foi chamada de escala centígrada, mas em 1948, por convenção internacional, decidiu-se mudar seu nome para escala Celsius. Anders Celsius morreu em 1744, de tuberculose, e está enterrado ao lado de seu avô Magnum, na igreja de Gamla, a 5 km de sua cidade natal.

Escala Fahrenheit: Foi criada por Daniel Gabriel Fahrenheit que nasceu na cidade alemã de Danzig, Polônia, em 24 de maio de 1686. Foi educado para trabalhar no comércio e viajou pela Grã-Bretanha e pelos Países Baixos. Nesse último país, conheceu o físico Willem Jacob's Gravesande. Sob sua orientação, Fahrenheit abandonou o comércio e dedicou-se à física experimental, em especial à fabricação de aparelhos meteorológicos. Suas pesquisas sobre as possíveis causas dos resultados divergentes apresentados pelos aparelhos conduziram-no a muitas descobertas importantes. Sua contribuição mais importante, porém, foi a substituição do álcool pelo

mercúrio na confecção dos aparelhos. Sua maior invenção foi o termômetro de mercúrio. Fahrenheit criou uma nova escala termométrica, cujo ponto mínimo (0°F) determinou utilizando uma mistura de água, gelo pilado, sal e amônia. O ponto máximo é o da ebulição da água, 212°F, e a temperatura de fusão do gelo, à pressão de uma atmosfera, corresponde a 32°F. Fahrenheit prosseguiu suas pesquisas nos Países Baixos até a morte, em Haia, em 16 de setembro de 1736.

Em comparação com a escala Celsius: 0 °C = 32 °F 100 °C = 212 °F Escala Kelvin: Foi criando por William Thomson, 1º barão Kelvin, (no Brasil é mais conhecido como Lorde Kelvin) que nasce em Belfast, na Irlanda do Norte, filho de um matemático. Criado em Glasgow, na Escócia, inicia-se nos estudos superiores na universidade local, na qual o pai leciona. Formou-se em Cambridge e dedicase à ciência experimental. As propriedades do calor foram um dos sistemas preferidos de Kelvin. Analisou com mais profundidades as descobertas de Jacques Charles sobre a variação de volume dos gases em função da variação da temperatura. Charles concluíra, com base em experimentos e cálculos, que à temperatura de -273ºC todos os gases teriam volume igual a zero. Kelvin propôs outra conclusão: não era o volume da matéria que se anularia nessa temperatura, mas sim a energia cinética de suas moléculas. Sugeriu então que essa temperatura deveria ser considerada a mais baixa possível e chamou-a de zero absoluto.A partir dela, propôs uma nova escala termométrica (que posteriormente recebeu o nome de escala Kelvin), a qual permitiria maior simplicidade para a expressão matemática das relações entre grandezas termodinâmicas. Por convenção, não se usa "grau" para esta escala, ou seja 0 K, lê-se zero kelvin e não zero grau kelvin. Em comparação com a escala Celsius: -273 °C = 0 K 0 °C = 273 K 100 °C = 373 K

Variação de Temperatura É importante notar a diferença da medição de uma temperatura e a medição da variação da temperatura, podemos notar que as escalas Celsius e Kelvin possuem a mesma variação de temperatura 100ºC, observe:

Variação da Escala Celsius:

Variação da Escala Kelvin:

OBS: Basta notar que as duas escalas são divididas em 100 partes, portanto uma certa variação de temperatura na escala Celsius será igual à variação na escala Kelvin.

Já a Escala Fahrenheit é dividida em 180 partes e não corresponde a mesma variação nas outras duas escalas:

Relação de Conversão de Variações:

Para entender melhor façamos um exemplo. Uma variação de 20°C corresponde a uma variação de quanto nas escalas Celsius e Kelvin Dados:

Resolução: