Capitulos 1 e 2 física

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Kelvin propôs outra conclusão: não era o volume que se anulava nessa temperatura, mas sim a energia cinética de suas moléculas. Ele havia estabelecido a menor temperatura possível para um sistema, que denominou zero absoluto. A partir dessa conclusão, propôs uma nova escala termométrica, que simplificava a expressão matemática na relação

unidade da escala Kelvin é K. Para facilitar os cálculos, aproximamos o valor -273,15 °C para -273°C.

ponto de vapor 373

./

I I

gá 1

l/

v , ,

,'rF 1"

V

! .•••gá 2

,

ga t- ""-r -

V

_v

l-IDO

i

I

I I I

O

1~0

2@0 frer pe ~ra

I

Assim, pode-se concluir que a equação de conversão entre as escalas Celsius e Kelvin é dada por:

(rC) _

T(K) = 8(OC)

-273,15

A escala Kelvin, também

escala ab-

denominada

soluta, tem sua origem no zero absoluto grau Celsius como unidade

-273

I iJ

J' ~:

I -2PO

zero absoluto

O

I

...•.... ~

,

,

O

273

P ess o

-:'].

100

ponto de gelo

com outras escalas.

,

°e

K

de variação.

e utiliza o

O símbolo da

+ 273

A partir de 1967, convencionou-se não usar "grau" para essa escala. Assim, 20 K, por exemplo, é lido como 20 kelvins e não 20 graus Kelvin.

o

Um jornalista, em visita aos Estados Unidos, passou pelo deserto de Mojave, onde eram realizados os pousos dos ônibus espaciais da Nasa. Ao parar em um posto de gasolina, à beira da estrada, ele observou um grande painel eletrônico que indicava a temperatura local na escala Fahrenheit. Ao fazer a conversão para a escala Celsius, ele encontrou o valor 45°C. Que valor ele havia observado no painel?

-

Aplicando a equação de conversão entre as escalas Celsius e Fahrenheit, temos:

Aplicando a equação de conversão entre as escalas Celsius e Fahrenheit, temos: 8 _ 8 -c - F 5

32

-

9

8 _ 68 - 32 => - c 9 => 8c = 20°C 5

Resposta: 20°C •• Dois termômetros, um graduado na escala Celsius e outro, na escala Fahrenheit, são mergulhados em um mesmo líquido. A leitura em Fahrenheit supera em 100 unidades a leitura em Celsius. Qual era a temperatura desse líquido?

-

Do enunciado do problema, podemos escrever:

Resposta: 113 °F

8F = 8c + 100 (1) A relação entre as escalas consideradas é dada por:

~

fi Um turista brasileiro, ao descer no aeroporto de Chicago (EUA), observou um termômetro marcando a temperatura local (68°F). Fazendo algumas contas, ele verificou que essa temperatura era igual à de São Paulo, quando embarcara. Qual era a temperatura de São Paulo, em graus Celsius, no momento do embarque do turista?

16

UNIDADE

1 I

TERMOLOGIA

= 8F - 32 (TI) 5 9 Substituindo (I) em (11),obtemos: 8

_ (8c

c 5 -

+

100) - 32 9

=> 98c = 58c

=> 48c = 340 => 8c = 85°C Resposta: 85°C ou 185°F.

ou

+

8F = 185°F

340

=>

D Em uma

escala de temperaturas A, o ponto de gelo equivale a -10 °A e, o de vapor, a +40 0A.Se uma temperatura for indicada em um termômetro em Celsius pelo valor 22°C, que valor será indicado por outro termômetro graduado na escala A?

-

-

Vamos considerar /lc e /lF as respectivas distâncias entre duas marcas consecutivas nas escalas Celsius e Fahrenheit: °F

Comparando a escala A com a escala Celsius, temos: °A

tre duas marcas consecutivas era de 1,08 mm. Qual era a distância, na escala Fahrenheit, entre duas marcas consecutivas?

-c

I

°C - - - -

PF I ~

100

:

-(100) ponto de vapor

32

O

I

°C

(+40) -

212

I

O

,,

~l,

•:

(

d

(-10)

-

------

Como a distância d, indicada na figura, é a mesma nas duas escalas, podemos escrever: d = 100 /l c = 180 /l F Do enunciado, sabemos que ~l c = 1,08 mm. Substituindo esse valor na expressão acima, calculemos /l F:

-(O) ponto de gelo

Usando a proporcionalidade dos intervalos de temperaturas podemos obter a equação de conversão: 8A -(-10)

8e -O

40-(-10)

100-0

Logo: 8e = 20A Para 8c = 22°C, temos: 22 Resposta: 1 °A

8A +10 ~

= 28A + 20 ~

= I°A

11Lendo um jornal brasileiro, um estudante

encontrou a seguinte notícia: "Devido ao fenômeno El Nino, o verão no Brasil foi mais quente do que costuma ser, ocorrendo em alguns locais variações de até 20°C em um mesmo dia". Se essa notícia fosse vertida para o inglês, a variação de temperatura deveria ser dada na escala Fahrenheit. Que valor iria substituir a variação de 20 °0

-

Com base na relação entre intervalos de temperatura escalas Celsius e Fahrenheit, temos: Ll8e _ Ll8F 20 _ Ll8F 100 - 180 ~ 100 - 180 ~ Ll8F = 36°F

nas

Resposta: 36 °F

liI Um fabricante de termômetros

lançou no mercado um termômetro de mercúrio graduado nas escalas Celsius e Fahrenheit. Na parte referente à escala Celsius, a distância en-

=

i~~ ~

,uF = 0,60 mm

Resposta: 0,60 mm

-

A relação de conversão entre as escalas Celsius e Kelvin é expressa por: 8 c = T - 273 Assim, para 8c = -89,2 "C, temos: -89,2 = T - 273 ~ T = 183,8 K Resposta: 183,8 K

liAs pessoas costumam

dizer que na cidade de São Paulo podemos ter as quatro estaçôes do ano em um mesmo dia. Claro que essa afirmação é um tanto exagerada. No entanto, não é difícil termos variações de até 15°C em um mesmo dia. Na escala absoluta Kelvin, que valor representaria essa variação de temperatura?

-

Como a escala Kelvin utiliza a mesma unidade da escala

Celsius, temos: Ll8c Resposta: 15 K

QUESTÕES PROPOSTAS 9.

~lF

até hoje registrada na superfície da Terra ocorreu em 21 de julho de 1983 na estação russa de Vostok, na Antártida, e seu valor foi de -89,2 "C. Na escala Kelvin, qual o valor equivalente a essa temperatura?

100 8A

~

O A menor temperatura

= 8c

50

100· 1,08 = 180,uF

Segundo o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), a mais alta temperatura já registrada no Brasil foi 44,7 "C, no município de Bom Jesus, no Piauí; a mais baixa foi -14°C, em Caçador, Santa Catarina. Faça a conversão desses valores para a escala Fahrenheit.

= LiT = 15. Assim: LlT = 15 K

rn

FAÇA NO CADERNO.

10.

Um brasileiro fez uma conexâo via internet com um amigo inglês que mora em Londres. Durante a conversa, o inglês disse que em Londres a temperatura naquele momento era igual a 14°F. Após alguns cálculos, o brasileiro descobriu qual era, em graus Celsius, a temperatura em Londres. Que valor ele encontrou?

Temperatura

I CAPITULO 1

17

11.

Ao chegar ao aeroporto de Miami (EUA), um turista brasileiro observou em um painel eletrônico que a temperatura local medida na escala Fahrenheit ultrapassava o valor medido na escala Celsius em 48 unidades. Qual era a temperatura registrada no painel, em graus Celsius?

Um termômetro foi graduado, em graus Celsius, incorretamente. Ele assinala 1 °C para o gelo em fusão e 97°C para a água em ebulição, sob pressão normal. Qual é a única temperatura que esse termômetro assinala corretamente, em graus Celsius?

12. Em um laboratório, dois termômetros, um graduado em Celsius e outro em Fahrenheit, foram colocados no interior de um jreezer. Após algum tempo, verificou-se que os valores lidos nos dois termômetros eram iguais. Qual era a temperatura medida, em graus Celsius?

15. No interior de uma sala, há dois termômetros pendurados na parede. Um deles, graduado em Kelvin, indica 298 K para a temperatura ambiente. O outro está graduado em graus Celsius. Quanto esse termômetro está marcando?

13. Ao nível do mar, um termômetro de gás a volume constante indica as pressões correspondentes a 80 cm Hg e 160 cm Hg, respectivamente, para as temperaturas do gelo fundente e da água em ebulição. À temperatura de 20 "C, qual é a pressão indicada por ele?

16. Lorde Kelvin conceituou zero absoluto como o estágio nulo de agitação das partículas de um sistema físico. Nas escalas Celsius e Fahrenheit, que valores vamos encontrar para expressar a situação física do zero absoluto? (Dê sua resposta desprezando possíveis casas decimais.)

14.

17. Uma mulher, que iniciou um tratamento para engravidar, foi orientada pelo médico a medir sua temperatura basal (menor temperatura) durante todo o ciclo menstrual, para identificar seu período fértil. O médico orientou a paciente a realizar o seguinte proTemperatura basal 37,0 cedimento:

E 36,9

• Utilizar um termômetro exclusivo;

clínico

• A partir do primeiro dia do ciclo menstrual, medir a temperatura corporal colocando o termômetro sob a língua, assim que acordar, antes de se levantar da cama; • Realizar essas medições sempre no mesmo horário e registrar os dados. Ao completar o ciclo, organizar os dados em um gráfico de temperatura X dia do ciclo.

~ ::s

36.8

••••..• 36,7 ~ 36,6 ~ 36,5 36,4 36,3 36,2 36,1 36,0 35,9 35,8 35,7 35,6 35,5 O

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