NOÇÃO DE TEMPERATURA
A temperatura de um corpo caracteriza o seu estado térmico. Quando comparamos dois corpos A e B a temperatura irá dizer qual está mais quente e qual está mais frio. A temperatura também pode ser definida pelo estado de agitação das moléculas de um corpo.
Quando um corpo é aquecido, o valor médio da energia cinética de vibração de suas moléculas aumenta.
Por não podermos medir a temperatura de cada molécula individualmente e tão pouco medir a energia cinética das moléculas podemos afirmar que a temperatura é uma grandeza macroscópica.
Seguindo a ideia inicial de que medir é comparar vamos medir a temperatura de um corpo comparando por exemplo com o comprimento da coluna de mercúrio de um termômetro graduado.
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Unidade de temperatura
A temperatura é uma das sete grandezas fundamentais do SI, sua unidade é o Kelvin (K). No Brasil a temperatura é medida em graus Celsius (ºC) e nos países de língua inglesa a temperatura é medida em graus Fahrenheit (ºF).
EQUAÇÃO TERMOMÉTRICA
Podemos estabelecer uma relação entre temperatura e uma propriedade termométrica. A propriedade escolhida deverá sofrer variações proporcionais às variações de temperatura, e a cada valor de temperatura deverá corresponder um só valor dessa propriedade.
Imagine um líquido de volume V que de acordo com a variação de temperatura o volume se altera de maneira proporcional a temperatura.
T = a . V + b
É comum utilizar funções do 1º grau.
EQUILÍBRIO TÉRMICO
Dois corpos em presença um do outro, decorrido um tempo, estarão em equilíbrio térmico. Quando dois corpos estão um na presença do outro, inicialmente em temperaturas diferentes, haverá um fluxo de calor do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura até que os dois corpos fiquem em equilíbrio térmico na mesma temperatura.
Lei Zero da Termodinâmica
Se dois corpos A e B estão em equilíbrio térmico com um terceiro corpo C, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si.
O TERMÔMETRO E AS ESCALAS TERMOMÉTRICAS
Termômetro é o aparelho utilizado para medir temperatura e seu funcionamento é baseado no equilíbrio térmico e na Lei Zero da Termodinâmica.
Escalas usuais
Atualmente para medição de temperatura temos as escalas Celsius e Fahrenheit. Além dessas duas iremos citar a escala Réaumur (ºR), não mais utilizada, mas que ainda pode ser citada em provas.
Os físicos e cientistas usam, nos laboratórios, uma escala termodinâmica de temperatura chamada escala Kelvin.
O termômetro de mercúrio
Um termômetro de mercúrio é constituído por um reservatório de vidro (bulbo) e por uma haste de vidro (capilar), oca, de diâmetro interno muito pequeno, pouco maior que um fio de cabelo. A uma temperatura muito baixa, coloca-se mercúrio em seu bulbo e acopla-se a sua haste. Extraído o ar da haste, o extremo superior é fechado.
Assim que houver um aumento de temperatura, o mercúrio se dilata e invade a haste capilar. Definida uma escala termométrica, esta é impressa ao longo da haste. A cada comprimento da coluna de mercúrio temos uma leitura de temperatura.
No termômetro descrito, temos que:
- O mercúrio é a substância termométrica;
- A altura (h) da coluna de mercúrio é a propriedade termométrica.
Graduação de um termômetro de mercúrio
O procedimento usual para graduar um termômetro de mercúrio é mergulhar o termômetro em um recipiente contendo gelo em fusão, aguardar o equilíbrio térmico e fazer a primeira marcação. A segunda marcação será feita após mergulhar o mesmo termômetro em um recipiente com água em ebulição e aguardar o equilíbrio térmico. Todas essas medições devem ser feitas a pressão de 1 atm.
AS ESCALAS RELATIVAS USUAIS
A escala Celsius
Na escala Celsius para o valor de fusão do gelo foi atribuído o valor 0 e para o valor de ebulição da água foi atribuído o valor 100. Assim dividindo-se em partes iguais de 0 a 100 temos 100 partes iguais onde cada uma ficou igual a 1 °C. Podemos montar uma relação para uma temperatura tC qualquer, onde essa relação é conhecida como parte sobre o todo.
A escala Fahrenheit
Na escala Fahrenheit para o valor de fusão do gelo foi atribuído o valor 32 e para o valor de ebulição da água foi atribuído o valor 212. Assim dividindo-se em partes iguais de 32 a 312 temos 180 partes iguais onde cada uma ficou igual a 1 ºF. Podemos montar uma relação para uma temperatura tF qualquer, onde essa relação é conhecida como parte sobre o todo.
Relação entre a escala Celsius e a escala Fahrenheit
Também é muito conhecida como
Variação de temperatura
Para variações de temperatura teremos
KELVIN: ESCALA ABSOLUTA DE TEMPERATURA
A pressão de um gás é o resultado do choque de suas moléculas com as paredes do recipiente em que se encontra. A temperatura influencia diretamente na velocidade das moléculas de um gás sendo que quanto menor a temperatura menor é essa velocidade. Dessa forma imaginou-se uma condição em que a pressão de um gás fosse nula e onde já não houvesse mais interação das moléculas de um gás, essa condição foi denominada zero absoluto onde, segundo a lei da termodinâmica, essa condição é impossível de ser atingida e acontece para o valor teórico de -273,15 ºC.
A escala Kelvin
Sendo o 0 absoluto igual a -273,15°C e dessa forma 0 K = -273 ºC e subindo 273 graduações 273K = 0°C e subindo mais 100 graduações 373K = 100 ºC.
Se relacionarmos a escala Kelvin com a escala Celsius teremos
Se fizermos essa comparação para variações de temperaturas teremos
ΔC = ΔK
Observação: Na escala Réaumur a temperatura de fusão do gelo foi de 0 ºR e de ebulição da água foi de 80 ºR e assim a relação ficou sendo
