2.1 Termodinâmica Temperatura – Escalas termométricas

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SUMÁRIO

SUMÁRIO ......................................................................................................................................... 1 ESCALAS TERMOMÉTRICAS ......................................................................................................... 2 ESCALA CELSIUS ............................................................................................................................................... 2 ESCALA FAHRENHEIT ....................................................................................................................................... 2 ESCALA KELVIN ................................................................................................................................................ 2 CONVERTENDO ENTRE AS ESCALAS .......................................................................................... 2 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO ............................................................................................................. 3 APROFUNDANDO NO QUE CAI ..................................................................................................... 4 GABARITO ....................................................................................................................................... 9 RESUMÃO LJORTANO: O QUE EU NÃO POSSO ESQUECER?.................................................. 10

ENTÃO VAMOS LÁ LJORTANOS 1

ESCALAS TERMOMÉTRICAS ESCALA CELSIUS Esta escala tem como pontos de referência a temperatura de congelamento da água sob pressão normal (0 °C) e a temperatura de ebulição da água sob pressão normal (100 °C).

ESCALA FAHRENHEIT Tendo como referência a temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0 °F) e a temperatura do corpo humano (100 °F). Em comparação com a escala Celsius: 0 °C = 32 °F 100 °C = 212 °F

ESCALA KELVIN Esta escala tem como referência a temperatura do menor estado de agitação de qualquer molécula (0 K) e é calculada a partir da escala Celsius. Em comparação com a escala Celsius: -273 °C = 0 K 0 °C = 273 K 100 °C = 373 K

CONVERTENDO ENTRE AS ESCALAS Como as três escalas termométricas são utilizadas em lugares diferentes, é interessante saber a forma de converter uma em outra. Para isso, basta utilizar a seguinte relação: Tc = Tf - 32 = Tk - 273 5 9 5 Tc = Temperatura em graus Celsius Tf = Temperatura em graus Fahrenheit Tk = Temperatura Kelvin

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EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1) A preocupação com o efeito estufa tem sido cada vez mais notada. Em alguns dias do verão de 2009, a temperatura na cidade de São Paulo chegou a atingir 34 ºC. O valor dessa temperatura em escala Kelvin é: A) 239 B) 307 C) 273 D) 1,91 2) Lorde Kelvin verificou experimentalmente que, quando um gás é resfriado de 0 ºC para -1 ºC, por exemplo, ele perde uma fração de sua pressão igual a 1/273,15. Raciocinou então que na temperatura de -273,15 ºC a pressão do gás se tornaria nula, ou seja, a energia cinética das partículas do gás seria igual a zero. Kelvin denominou a temperatura de -273,15 ºC de zero absoluto. Identifique a alternativa em que a conversão de unidades é incorreta: A) 0 ºC é igual a 273,15 K. B) -100 ºC é igual a 173,15 K. C) 26,85 K é igual a 300 ºC. D) 500 k é igual a 226,85 ºC. 3) Um turista brasileiro, ao desembarcar no aeroporto de Chicago, observou que o valor da temperatura lá indicado, em °F, era um quinto do valor correspondente em °C. O valor observado foi: A) - 2 °F B) 2 °F C) -4 °F D) 0 °F

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APROFUNDANDO NO QUE CAI 1) Através de experimentos, biólogos observaram que a taxa de canto de grilos de uma determinada espécie estava relacionada com a temperatura ambiente de uma maneira que poderia ser considerada linear. Experiências mostraram que, a uma temperatura de 21º C, os grilos cantavam, em média, 120 vezes por minuto; e, a uma temperatura de 26º C, os grilos cantavam, em média, 180 vezes por minuto. Considere T a temperatura em graus Celsius e n o número de vezes que os grilos cantavam por minuto. Supondo que os grilos estivessem cantando, em média, 156 vezes por minuto, de acordo com o modelo sugerido nesta questão, estima-se que a temperatura deveria ser igual a: A) 21,5°C B) 22°C C) 23°C D) 24°C 2) Um estudante desenvolve um termômetro para ser utilizado especificamente em seus trabalhos de laboratório. Sua idéia é medir a temperatura de um meio fazendo a leitura da resistência elétrica de um resistor, um fio de cobre, por exemplo, quando em equilíbrio térmico com esse meio. Assim, para calibrar esse termômetro na escala Celsius, ele toma como referências as temperaturas de fusão do gelo e de ebulição da água. Depois de várias medidas, ele obtém a curva apresentada na figura.

A correspondência entre a temperatura T, em °C, e a resistência elétrica R, em Ω, é dada pela equação A) T = 100.(R – 16) / 6,6. 4

B) T = 100.6,6 / (R – 16). C) T = 100.(R – 6,6) / 16. D) T = 100.(R – 16) / 16. 3) A temperatura em que a indicação da escala Fahrenheit é o dobro da indicação da escala Celsius é: A) 160°F B) 160°C C) 80°C D) 40°F 4) Um cientista russo cria uma nova escala de temperatura e dá a ela o nome de seu filho Yuri. Nessa escala, a temperatura de fusão de gelo vale – 20ºY e a temperatura de ebulição da água vale 120ºY. Utilizando um termômetro graduado nessa escala para medir a temperatura corporal de seu filho, o cientista encontra o valor de 36ºY. Pode-se afirmar: A) O garoto possui temperatura normal, de aproximadamente 36ºC. B) o garoto tem hipotermia, pois a temperatura de 32ºC. C) o garoto tem febre pois possui temperatura de 40ºC. D) A temperatura de 36ºY é impossível, pois é menor do que o zero absoluto. 5) Em um determinado dia, a temperatura mínima em Belo Horizonte foi de 15 °C e a máxima de 27 °C. A diferença entre essas temperaturas, na escala Kelvin, é de A) 12. B) 21. C) 263. D) 285. 6) O texto a seguir foi extraído de uma matéria sobre congelamento de cadáveres para sua preservação por muitos anos, publicada no jornal O Estado de S. Paulo de 21.07.2002. “Após a morte clínica, o corpo é resfriado com gelo. Uma injeção de anticoagulantes é aplicada e um fluido especial é bombeado para o coração, espalhando-se pelo corpo e empurrando para fora os fluidos naturais. O corpo é colocado numa câmara com gás nitrogênio, onde os fluidos endurecem em 5

vez de congelar. Assim que atinge a temperatura de –321º, o corpo é levado para um tanque de nitrogênio líquido, onde fica de cabeça para baixo.” Na matéria, não consta a unidade de temperatura usada. Considerando que o valor indicado de –321º esteja correto e que pertença a uma das escalas, Kelvin, Celsius ou Fahrenheit, pode-se concluir que foi usada a escala: A) Kelvin, pois trata-se de um trabalho científico e esta é a unidade adotada pelo Sistema Internacional. B) Fahrenheit, por ser um valor inferior ao zero absoluto e, portanto, só pode ser medido nessa escala. C) Fahrenheit, pois as escalas Celsius e Kelvin não admitem esse valor numérico de temperatura. D) Celsius, por tratar-se de uma matéria publicada em língua portuguesa e essa ser a unidade adotada oficialmente no Brasil. 7) Lord Kelvin (título de nobreza dado ao célebre físico William Thompson, 18241907) 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 100ºC e 100 K. B) À temperatura de 0ºC o estado de agitação das moléculas é o mesmo que a 273 K. C) As moléculas estão mais agitadas a –173°C do que a –127ºC. D) A -32 ºC as moléculas estão menos agitadas que a 241 K. 8) Um turista brasileiro, ao desembarcar no aeroporto de Chicago, observou que o valor da temperatura lá indicado, em °F, era um quinto do valor correspondente em °C. O valor observado foi: A) - 2 °F B) 2 °F 6

C) 4 °F D) - 4 °F 9) Um termômetro mal graduado na escala Celsius, assinala 2 ºC para a fusão da água e 107 ºC para sua ebulição, sob pressão normal. Sendo qE o valor lido no termômetro mal graduado e qC o valor correto da temperatura, a função de correção do valor lido é: A) qC = (qE – 2) B) qC = (2qE – 1) C) qC = (qE – 2) D) qC = (qE – 2) 10) Uma senhora, com um filho hospitalizado, vem chorando pela rua e pára alguém, ao acaso, suplicando-lhe que explique as estranhas palavras do médico sobre o estado de seu filho: “Minha senhora, a temperatura corporal de seu filho sofreu uma variação de +2 K”. Considerando o que foi dito pelo médico, qual seria a resposta CORRETA para se dar a essa mãe desesperada? A) “O seu filho sofreu uma variação de temperatura de –271 ºC”. B) “A temperatura corporal de seu filho diminuiu 2 ºC”. C) “A temperatura corporal de seu filho aumentou 2 ºC”. D) “A temperatura corporal de seu filho é de 99 ºF”.

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QUESTÃO EXTRA

1) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60ºC. Qual o valor desta diferença na escala Fahrenheit? a) 108ºF b) 60ºF c) 140ºF d) 33ºF

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GABARITO Exercícios de Fixação 1. B 2. C 3. C

Aprofundando no Que CAI 1. D 2. A 3. B 4. C 5. A 6. C 7. B 8. D 9. D 10. C

Questão Extra 1. A

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RESUMÃO LJORTANO: O QUE EU NÃO POSSO ESQUECER? Tc = Tf - 32 = Tk - 273 5 9 5 Tc = Temperatura em graus Celsius Tf = Temperatura em graus Fahrenheit Tk = Temperatura Kelvin

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LJORTANO, QUAL É SUA MISSÃO? IR PARA O CONCURSO E TRAZER APROVAÇÃO! LJORTANO, O QUE É QUE VOCÊ FAZ? NÓS DEIXAMOS A CONCORRÊNCIA PARA TRÁS!

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