1. Introdução à Termometria
A termometria é o ramo da Física que estuda a temperatura e as escalas utilizadas para medi-la. A temperatura está relacionada à energia cinética média das partículas de um corpo e pode ser medida por meio de instrumentos como os termômetros.
2. Conceitos Fundamentais
📌 2.1 Temperatura
A temperatura está associada ao grau de agitação das moléculas de um corpo. Quanto maior a energia cinética das partículas, maior será a temperatura.
📌 Grandeza escalar (não depende da direção).
📌 Unidade no SI: Kelvin (K), mas outras escalas como Celsius (°C) e Fahrenheit (°F) também são utilizadas.
📌 2.2 Calor vs. Temperatura
⚠️ Importante não confundir:
- Temperatura: mede o estado térmico do corpo.
- Calor: energia térmica em trânsito, que se transfere entre corpos devido à diferença de temperatura.
📌 2.3 Equilíbrio Térmico
Se dois corpos a temperaturas diferentes são colocados em contato, o calor flui do corpo mais quente para o mais frio até que suas temperaturas se igualem.
Esse é o princípio fundamental da Lei Zero da Termodinâmica.
3. Escalas Termométricas
Existem três escalas principais:
| Escala | Símbolo | Ponto de fusão da água | Ponto de ebulição da água |
|---|---|---|---|
| Celsius | °C | 0°C | 100°C |
| Fahrenheit | °F | 32°F | 212°F |
| Kelvin | K | 273,15 K | 373,15 K |
📌 3.1 Relações entre as escalas
A conversão entre escalas é feita usando as seguintes fórmulas:
1️⃣ Celsius para Fahrenheit: \(F=95C+32F = \frac{9}{5} C + 32\)
2️⃣ Fahrenheit para Celsius: \(C=59(F−32)C = \frac{5}{9} (F – 32)\)
3️⃣ Celsius para Kelvin: \(K=C+273,15K = C + 273,15\)
4️⃣ Kelvin para Celsius: \(C=K−273,15C = K – 273,15\)
4. Termômetros e Dilatação Térmica
Os termômetros são instrumentos usados para medir a temperatura.
📌 4.1 Tipos de termômetros
✔ Termômetro de mercúrio/alcoólico: usa a dilatação térmica de líquidos.
✔ Termômetro digital: utiliza sensores eletrônicos para medir a temperatura.
✔ Termopares: usados em indústrias para medir temperaturas muito altas.
📌 4.2 Dilatação térmica e os termômetros
O funcionamento do termômetro de líquido baseia-se na dilatação térmica, onde o volume do líquido aumenta com o aumento da temperatura.
🔍 5. Exercícios Resolvidos
📌 Questão 1 – Conversão de escalas
Enunciado: Um estudante observa que a temperatura ambiente está em 30°C. Qual é o equivalente dessa temperatura em Kelvin e Fahrenheit?
Resolução:
➡ Para Kelvin: K=30+273,15=303,15KK = 30 + 273,15 = 303,15 K
➡ Para Fahrenheit: F=95(30)+32=86°FF = \frac{9}{5} (30) + 32 = 86°F
✔ Resposta: 303,15 K e 86°F
📌 Questão 2 – Escalas Termométricas
Enunciado: Uma escala termométrica X atribui 20°X para o ponto de fusão da água e 120°X para o ponto de ebulição da água. Determine a relação dessa escala com a escala Celsius.
Resolução:
O intervalo de variação da escala X é: 120°X−20°X=100°X120°X – 20°X = 100°X
Esse valor é igual ao intervalo da escala Celsius (0°C a 100°C), então temos: X−20100=C100\frac{X – 20}{100} = \frac{C}{100}
Portanto: C=X−20C = X – 20
✔ Relação encontrada: X=C+20X = C + 20
📌 Questão 3 – Equilíbrio térmico
Enunciado: Dois corpos de massas iguais são colocados em contato térmico. O corpo A está a 60°C e o corpo B a 20°C. Qual será a temperatura final dos corpos no equilíbrio térmico, supondo que não haja perdas de calor?
Resolução:
Como as massas e os calores específicos são iguais, a temperatura final TfT_f pode ser calculada pela média aritmética: Tf=TA+TB2=60+202=40°CT_f = \frac{T_A + T_B}{2} = \frac{60 + 20}{2} = 40°C
✔ Resposta: A temperatura final dos corpos será 40°C.
🎯 6. Dicas para Olimpíadas e ENEM
📌 O que mais cai?
✔ Conversões entre escalas termométricas
✔ Interpretação de gráficos de temperatura
✔ Princípio do equilíbrio térmico
📌 Dicas para resolver questões rápido
✅ Lembre-se das fórmulas principais de conversão entre escalas.
✅ Se encontrar um novo sistema de medição, monte a equação de proporcionalidade.
✅ Em questões de equilíbrio térmico, se massas e calores específicos forem iguais, basta tirar a média aritmética das temperaturas.
📌 Erros comuns a evitar!
❌ Esquecer de somar ou subtrair 273,15 ao converter entre Kelvin e Celsius.
❌ Trocar o fator 9/5 e 5/9 nas conversões entre Celsius e Fahrenheit.
❌ Confundir temperatura com calor (são conceitos diferentes!).
🏆 7. Questões para Treinar
1️⃣ Um termômetro de mercúrio marca 50°C. Qual seria essa temperatura nas escalas Kelvin e Fahrenheit?
2️⃣ Em uma cidade americana, a temperatura está em 95°F. Qual é a temperatura correspondente em Celsius?
3️⃣ Uma escala termométrica inventada por um cientista tem o ponto de fusão da água em 10°Z e o ponto de ebulição em 70°Z. Encontre a equação de conversão entre essa escala e a escala Celsius.
🔎 Responda e confira com as soluções para testar seu conhecimento!
Esse material cobre tudo o que um estudante precisa para dominar Termometria e se destacar nas provas. Bons estudos! 🚀🔥