Exercicios Termometria Com Gabarito 276r

Técnico Integrado

Prof. Viriato Guia de Estudos 4

Física 3 Termometria

Módulo: 3 – Manhã

1. Introdução: Termologia é o ramo da física em que são estudados os fenômenos relacionados especificamente com a energia térmica.  São investigados os processos e métodos de medição da temperatura, as diversas formas e processos de transferência de calor e efeitos do calor sobre as propriedades mecânicas dos corpos.

Energia Térmica é a energia cinética associada às agitações das partículas constituintes de um sistema. Calor é a energia térmica em trânsito que pode transferir-se de um corpo para outro.  Por volta do século XVIII, alguns estudiosos idealizaram um modelo para a representação das partículas componentes de um corpo. Nesse modelo, as partículas constituintes de um corpo sólido são representadas por pequenas esferas, ligadas entre si por molas.

Escalas termométricas Chamamos a um conjunto de valores de temperaturas correspondentes a certos estados térmicos preestabelecidos, denominados pontos fixos da escala. Esses estados térmicos são, em geral, sob pressão normal, o ponto de fusão do gelo e o de ebulição da água. Nota: Em 1954, foi determinado pelos representantes da comunidade científica o uso de apenas um ponto fixo: O ponto triplo da água (temperatura em que a água se apresenta, em equilíbrio, nos três estados físicos: sólido, líquido e vapor). Fórmula de conversão entre as escalas: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. 

Para o primeiro ponto fixo foram atribuídos os valores: 0, 32 e 273 para as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, respectivamente.



Para o segundo ponto fixo foram atribuídos os valores: 100, 212 e 373 para as escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, respectivamente.

Temperatura é (do ponto de vista microscópico) o número que mede o grau de agitação das partículas de um corpo. Macroscopicamente está relacionada à sensação de quente ou frio, aumento da altura da coluna de mercúrio de um termômetro, variação da cor de um corpo etc. 2. Termometria: Termômetro é um dispositivo utilizado para medir temperatura. Grandeza termométrica é a que varia com a temperatura. Por exemplo, a altura da coluna de mercúrio, a cor de um sólido, a pressão de um gás, resistência de um condutor etc. Substância termométrica é a substância usada pelo termômetro. Por exemplo: álcool, mercúrio etc.

 C  0  F  32 T  273   100  0 212  32 373  273    32 T  273  C  F  100 180 100

Termômetro de mercúrio

C

Substância termométrica = Mercúrio Grandeza termométrica= Altura da coluna 

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Equação termométrica é a correspondência que existe entre a grandeza termométrica x qualquer e a temperatura  a ela associada. G  a b 

Fazendo a proporção entre as variações de temperatura, temos:

Sendo a grandeza termométrica a altura de uma coluna de mercúrio, a equação termométrica será:

h  a b



  32 T  273  F  9 5

A equação dada acima permite descobrir o número da temperatura de uma escala, a partir do número da mesma temperatura em outra escala. Teoricamente não existe limite superior para a temperatura, isto é, não podemos definir qual é a temperatura mais alta possível. A temperatura no interior das estrelas pode atingir trilhões de graus. Contudo é possível demonstrar que existe um limite inferior, isto é, existe um estado térmico mais frio que qualquer outro. A esse limite inferior de temperatura damos o nome zero absoluto. A escala Kelvin também é chamada de escala absoluta de temperatura.

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TERMOMETRIA

A partir do mesmo raciocínio usado acima, a relação entre a variação de temperatura e as escalas termométricas.

 C  F T   5 9 5

EXERCÍCIOS GERAIS 01. Analise as proposições: I II 0 0 O calor flui do corpo de maior quantidade de calor para o de menor quantidade de calor. 1 1 Dois corpos em equilíbrio térmico um com o outro estão, também, em equilíbrio térmico com qualquer terceiro corpo. 2 2 A temperatura de um gás é uma indicação do estado de agitação de suas moléculas. 3 3 Calor é energia em trânsito entre corpos a temperaturas diferentes. 4 4 O sentido da transmissão de calor entre dois corpos depende de suas densidades. 02. (FATEC – SP) Calor é a energia que se transfere de um corpo para outro em determinada condição. Para esta transferência de energia, é necessário que: a) Entre os dois corpos exista vácuo; b) Entre os dois corpos exista contato mecânico rígido; c) Entre os corpos exista ar ou um gás qualquer; d) Entre os corpos exista uma diferença de temperatura. 03. Num termômetro de tubo de vidro, a coluna de mercúrio tem altura de 2 cm no ponto do gelo e altura 22 cm no ponto do vapor. a) Determine a função termométrica deste termômetro para a escala Celsius. b) Qual a temperatura, em °C, correspondente a uma altura igual a 15 cm? c) Qual a altura da coluna de mercúrio, em cm, correspondente à temperatura de 80 °C? 04. Um termômetro elétrico tem sua resistência elétrica R variando linearmente em função da temperatura. No ponto do gelo a resistência elétrica tem valor 250  e no ponto do vapor 750 . a) Qual é a função termométrica deste termômetro na escala Celsius? b) Para uma resistência elétrica de 400 , qual será a temperatura indicada pelo termômetro? 05. Complete a tabela abaixo com as temperaturas correspondentes nas escalas Celsius e Fahrenheit.

°C °F

30 68

150 104

06. Uma escala arbitrária de temperaturas adota os valores –20 °X no ponto do gelo e 180 °X no ponto do vapor. Determine: a) a relação de conversão entre as escalas X e Celsius;

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b) a temperatura, em °X, correspondente a 60 °C. 07. (Vunesp – SP) Sêmem bovino para inseminação artificial é conservado em nitrogênio líquido que, à pressão normal, tem temperatura de 78 K. Calcule essa temperatura em: a) graus Celsius (°C); b) graus Fahrenheit (°F). 08. A temperatura de um ser humano pode variar no intervalo de 35 °C a 42 °C. Expresse essa variação de temperatura : a) em graus Fahrenheit; b) em Kelvin. 09. (UFAC) A temperatura de um paciente é 104 °F; a sua temperatura na escala Celsius será de: a) 62 °C b) 40 °C c) 35 °C d) 27 °C e) 25 °C 10. (Faap – SP) Num país da América Central, os termômetros marcaram aproximadamente 95 °F, num determinado dia . Na escala Celsius esta temperatura corresponderia a: a) 33 °C b) 31 °C c) 35 °C d) 37 °C e) 39 °C 11. (UEBA) Estando nos EUA, uma pessoa foi informada de que a temperatura local era de 47 °F. Qual é o valor correspondente na escala Celsius? a) 20 °C b) 8,3 °C c) –8,3 °C d) –20 °C e) 0 °C 12. (Mackenzie – SP) Certo dia, numa localidade do planeta, foi registrada uma temperatura cuja indicação na escala Celsius correspondia a 1/3 da respectiva indicação na escala Fahrenheit. Tal temperatura foi: a) 26,7 °F b) 41,8 °C c) 41,8 °F d) 80 °C e) 80 °F 13. (PUC – PR) Dois termômetros graduados em Celsius e Fahrenheit medem simultaneamente a temperatura de um vaso com água quente. Se os termômetros acusam uma diferença de 50 °C na leitura, qual a temperatura, em °C, da água? a) 20 °C b) 22,5 °C c) 25 °C d) 27,5 °C e) 30 °C 14. (U. E. Londrina – PR) Uma escala de temperatura arbitrária X está relacionada com a escala Celsius, conforme o gráfico abaixo. As temperaturas de fusão do gelo e ebulição da água, sob pressão normal, na escala X são, respectivamente: a) –60 e 250 b) –100 e 200 c) –150 e 350 d) –160 e 400 e) –200 e 300

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15. (Mackezie – SP) Ao nível do mar, mediante dois termômetros, um graduado na escala Celsius e outro na escala Fahrenheit, determinamos a temperatura de certa massa de água líquida. A diferença entre as leituras dos dois termômetros é 100. A temperatura dessa massa de água na escala Kelvin é: a) 85 K b) 108 K c) 273 K d) 358 K e) 438 K

22. A menor temperatura até hoje registrada na superfície da Terra ocorreu em 21 de junho de 1983 na estação russa de Vostok, na Antártida, e seu valor foi de –89 °C. Na escala Kelvin, que valor essa temperatura assumiria?

16. (ITA – SP) O verão de 1994 foi particularmente quente nos EUA. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60 °C. Qual o valor desta diferença na escala Fahrenheit? a) 108 °F b) 60 °F c) 140 °F d) 33 °F e) 92 °F

23. Um professor de Física inventou uma escala termométrica que chamou de escala X. Comparando-a com a escala Celsius, ele observou que –4 °X correspondiam a 20 °C, e 44 °X equivaliam a 80 °C. Que valores essa escala X assinalaria para os pontos fixos fundamentais?

17. (U. F. Uberlândia – MG) A temperatura normal do corpo humano é, em média, de 36 °C. Se uma pessoa está com 39 °C, qual a sua variação de temperatura na escala Kelvin? a) 348 K b) 312 K c) 234 K d) 39 K e) 3 K 18. (UFPB) Uma determinada cerâmica não apresenta qualquer propriedade notável à temperatura ambiente (20 °C). Entretanto, quando sua temperatura sofre uma redução de 200 K, exibe o extraordinário fenômeno da supercondutividade. Essa redução, em graus centígrados, corresponde a: a) 23 b) 73 c) 200 d) 53 e) 453

d) 72%. e) 104%.

Gabarito: 01. FFVVF 02. d 03. a)  = 5h – 10(°C, cm) b)  = 65 °C c) h = 18 cm



04. a)

R  250 (C , ) 5

b) 30 °C 05. 20 °C; 86 °F; 40 °C; 302 °F 06. a)

19. (MACK – SP) Um termômetro regular encontra-se primeiramente em equilíbrio térmico com o gelo fundente sob pressão normal e depois em equilíbrio térmico com vapor de água sob pressão normal. No primeiro caso, a coluna de mercúrio tem altura h e, no segundo, tem altura 9h/2. Quando esse termômetro marcar 50 °C, determine a altura da coluna de mercúrio.

 C 

  X  20 2

b) °X = 100 °C

07. a) –195 °C; b) –319 °C 08. a) 12,6 °F b) 7 K 09. b 10. c 11. b 12. e 13. b 14. C 15. d 16. A 17. e 18. c 19. 11h/4 20. A = 2B +20. 21. b. 22. 184. 23. –20°X e 60 °X..

20. O diagrama mostra a relação entre duas escalas termométricas A e B. Determine a função A = f(B).

21. (PUCCAMP – SP) Dois termômetros, um Celsius correto e um Fahrenheit incorreto, são colocados dentro de um mesmo líquido. Se o termômetro Celsius acusar 40 °C e o Fahrenheit 109,2 °F, o erro percentual cometido na medida pelo termômetro Fahrenheit é de: a) 5,0%. b) 5,2%. c) 8,4%. Termometria – Guia 4

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