Jornal de Física – Único Jornal do Pará www.fisicapaidegua.com ��������� É a parte da Física que estuda os fenômenos relacionados ao calor. ���������� É a parte da termologia que estuda as relações entre a temperatura e outras grandezas termométricas. ������ � � A temperatura mede o grau de agitação térmica de um corpo. � ��� É a energia em trânsito que flui espontaneamente de um corpo de maior temperatura para um corpo de temperatura menor. ���������� O aparelho usado para medir temperaturas é o termômetro. O termômetro mais utilizado é o termômetro clínico que é feito de vidro, contendo um bulbo com um filamento onde o mercúrio se dilata. ��� � � ����������� � Uma escala termométrica é construída a partir de dois pontos fixos: - PF, o ponto de fusão do gelo, onde o gelo vira água (derrete); - PE, o ponto de ebulição da água, onde a água vira vapor (ferve). ��������� ����� ��� � � 5 273 9 32 5 − = − = KFC ttt tC = temperatura na escala Celsius tF = temperatura na escala Fahrenheit tK = temperatura na escala Kelvin Jornal de Física – Único Jornal do Pará www.fisicapaidegua.com � �� ��� �� ������ � � 595 KFC ttt ∆ = ∆ = ∆ ∆tC = variação de temperatura na escala Celsius ∆tF = variação de temperatura na escala Fahrenheit ∆tK = variação de temperatura na escala Kelvin ������������������������ ���� ���� ���� ������������ Um termômetro de mercúrio é calibrado de modo que, na temperatura de 0 OC, a altura da coluna é de 4 cm e, na temperatura de 100 ºC, a altura é de 8 cm. Determine: a) a função termométrica que relaciona a temperatura (tC) com a altura (h) da coluna de mercúrio b) a altura da coluna quando a temperatura é de 40 ºC ������������ Transforme 104 ºF em graus Celsius. ������������ A estação meteorológica anuncia que durante o dia a temperatura máxima será de 35 ºC e a mínima, de 15 ºC. Determine a variação de temperatura na escala Fahrenheit. ������������ A temperatura normal do corpo humano é de 36 °C. Qual é o valor dessa temperatura expressa nas escalas Kelvin e Fahrenheit? ������������ (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 graus na leitura, qual a temperatura da água em °C? ������������ (Mack-SP) Dispõe-se de um termômetro calibrado numa escala arbitrária que adota – 10 °X para a temperatura 10 °C e 70 °X para a temperatura 110 °C. Com este termômetro mediu-se a temperatura de uma cidade que registra, no momento, 77 °F. Determine essa medida em °X. � �� �� �� � (Vunesp-SP) Sêmen 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) � �� �� �� � (ESPM-SP) Uma emissora local anunciou que a temperatura na região oeste dos Estados Unidos era 77 °.Percebendo que a temperatura estava em graus. Fahrenheit, anunciou, novamente, dando a temperatura em graus Celsius. Qual a temperatura anunciada? ������������ (CESGRANRIO-RJ) A temperatura de ebulição do nitrogênio, sob pressão normal, é 77 K. Na escala Celsius essa temperatura se escreve: a) – 350 °C b) – 175 °C c) 100 °C d) – 196 °C e) – 160 °C ������������ (U.E.CE) Uma menina chamada Aline vai para o Chile e lhe informam que, nesse país, em janeiro, a temperatura média é de 64,4 °F. Na escala Celsius, o valor correspondente é: a) 15 °C b) 16 °C c) 17 °C d) 17 °C e) 18 °C ������������ (FEI-SP) No verão os termômetros de Dakar marcaram uma temperatura máxima t = 95 °F. Qual é esta temperatura na escala Celsius? ������������ (UNIMEP-SP) Aquecer um determinado corpo de 45 °F a 180 °F (escala Fahrenheit) equivale, na escala Celsius, a uma variação de temperatura igual a: a) 82,2 °C b) 75 °C c) 135 °C d) 24,3 °C e) 112,5 °C ������������ (FIC Brasilia-DF) Quando um termômetro graduado na escala Celsius sofrer uma variação de 32 graus em sua temperatura, qual será a correspondente variação de temperatura para um termômetro graduado na escala Kelvin? Jornal de Física – Único Jornal do Pará www.fisicapaidegua.com ������������ (UF-RS) Um termômetro foi graduado segundo uma escala arbitrária X de tal modo que correspondam 20 °X e 70 °X a 0 °C e 100 °C, respectivamente. A temperatura de 50 °C corresponde a: a) 35 °X b) 40 °X c) 45 °X d) 50 °X e) 55 °X ������������ (PUC-SP) Um médico inglês mede a temperatura de um paciente com suspeita de infecção e obtém em seu termômetro clínico o valor de 102,2 °F (graus Fahrenheit). a) tem ele motivo de preocupação com o paciente? Justifique. b) por que um doente com febre sente frio? Responda e defina também o conceito físico de calor. ������������ (PUC-SP) Na escala Fahrenheit, sob pressão normal, a água ferve na temperatura de: a) 80 °F b) 100 °F c) 148 °F d) 212 °F e) 480 °F � �� �� �� � (F.M.Pouso Alegre-MG) O termômetro Celsius (centígrado) marca t na temperatura do gelo fundente e 100 na temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. O termômetro Fahrenheit marca 32 e 212, respectivamente, nessas temperaturas. Quando o termômetro Celsius marcar 40 °C, o Fahrenheit marcará: a) 8,0 b) 72 c) 104 d) 132 e) 140 � �� �� �� � (Fuvest-SP) A televisão noticia que a temperatura em Nova Iorque chegou aos 104 graus (naturalmente 104 graus Fahrenheit). Converta para graus Celsius. a) 44 °C b) 40 °C c) 36 °C d) 30 °C e) 0 °C ������������ (Unimep-SP) Numa das regiões mais frias do mundo, o termômetro indica – 76 ° F. Qual será o valor dessa temperatura na escala Celsius? a) – 60 b) – 76 c) – 50,4 d) – 103 e) + 76 ������������ (Fesp) Ao medir a temperatura de um gás, verificou-se que a leitura era a mesma, tanto na escala Celsius como na Fahrenheit. Qual era essa temperatura? a) – 38 °C b) – 39 °C c) – 40 °C d) – 41 °C e) – 42 °C ������������ (Unimep-SP) Mergulham-se dois termômetros na água: um graduado na escala Celsius e o outro na Fahrenheit. Espera-se o equilíbrio térmico e nota-se que a diferença entre as leituras nos dois termômetros é igual a 92. A temperatura da água valerá, portanto: a) 28 °C; 120 °F d) 75 °C; 167 °F b) 32 °C; 124 °F e) nenhuma das anteriores c) 60 °C; 152 °F ������������ (U. Mackenzie-SP) A indicação de uma temperatura na escala Fahrenheit excede em 2 unidades o dobro da correspondente indicação na escala Celsius. Essa temperatura é: a) 300 °C b) 170 °C c) 150 °C d) 100 °C e) 50 °C ������������ (FEI-SP) Uma diferença de temperatura de 100 °C equivale a: a) 112 °F b) 212 °F c) 180 °F d) 132 °F e) 68 °F ������������ (U. Mackenzie-SP) Um corpo apresenta acréscimo de temperatura de 20 °C. O acréscimo de temperatura desse corpo é expresso na escala Fahrenheit por: a) 4 °F b) 10 °F c) 14 °F d) 36 °F e) 40 °F ������������ (U. Mackenzie-SP) Dispões-se de um termômetro calibrado numa escala arbitrária que adota –10 °X para a temperatura 10 °C e 70 °X para a temperatura de 110 °C. com esse termômetro, mediu-se a temperatura de uma cidade que registra, no momento, 77 °F. Essa medida foi de: a) 2 °X b) 12 °X c) 18 °X d) 22 °X e) 25 °X Jornal de Física – Único Jornal do Pará www.fisicapaidegua.com ������������ (F. São Luiz-SP) Sabe-se que a temperatura de liquefação do hidrogênio é “muito baixa”. Dos valores apresentados abaixo o mais provável é: a) – 20 K
As escalas termométricas são usadas para definir os valores de temperatura obtidos por um determinado instrumento de medida. As principais escalas utilizadas são Celsius, Kelvin e Fahrenheit. Os valores em uma escala podem ser transformados em uma outra escala usando fórmulas de conversão. Aproveite os exercícios comentados e resolvidos para tirar as suas dúvidas sobre esse assunto. Transformando a temperatura de 25 ºC para a escala Fahrenheit e, em seguida, convertendo-a para escala Kelvin, quais as temperaturas registradas nas respectivas escalas? a) 25 ºC; 50 ºF e 150 K. b) 25 ºC; 88 ºF e 136 K. c) 25 ºC; 77 ºF e 298 K. d) 25 ºC; 36 ºF e 194 K.
Resposta correta: c) 25 ºC; 77 ºF e 298 K. De acordo com a questão precisamos converter as escalas termométricas da seguinte forma: Para isso, podemos utilizar a seguinte relação:
1º Passo: conversão da escala Celsius para Fahrenheit. 2º Passo: conversão da escala Fahrenheit para Kelvin.
Portanto, a resposta correta é 25 ºC; 77 ºF e 298 K. Questão 2Dois termômetros, um com a escala Celsius e outro na escala Kelvin, foram colocados no mesmo fluido. Sabendo que a temperatura registrada na escala Celsius era de 40 ºC, qual a temperatura marcada no termômetro em Kelvin? a) 298 K b) 254 K c) 348 K d) 313 K
Resposta correta: d) 313 K. Para resolver esta questão, precisamos relacionar as temperaturas Celsius e Kelvin. Portanto, utilizaremos a seguinte equação:
Agora, só precisamos substituir a temperatura de 40 ºC na equação e calcular em Kelvin.
Portanto, quando um termômetro marca 40 ºC o outro indica a temperatura 313 K. Questão 3Em um experimento no laboratório, um aluno decidiu observar a variação de temperatura em relação ao comprimento da coluna de mercúrio no interior de dois termômetros. Sabendo que o mercúrio é sensível ao calor e a temperatura marcada no termômetro é proporcional ao deslocamento do fluido no tubo, qual a temperatura no termômetro I, em graus Celsius, sabendo que o termômetro II marca 48 ºC? a) 16 ºC b) 32 ºC c) 28 ºC d) 46 ºC
Resposta correta: b) 32 ºC. Quando duas grandezas são proporcionais, então a razão entre as duas variáveis produz uma constante de proporcionalidade. Neste caso, a temperatura (T) é proporcional ao comprimento da coluna de mercúrio (C).
Portanto, para descobrirmos a temperatura, podemos multiplicar o comprimento pela constante K, ou seja:
Como vimos, T/C = K e a temperatura no termômetro II é de 48 ºC. Então:
Agora que descobrimos o valor da constante de proporcionalidade podemos calcular a temperatura no termômetro I.
Portanto, a temperatura no termômetro I é de 32 ºC. Para calibrar um termômetro um técnico relacionou a temperatura medida e o comprimento da coluna de mercúrio no interior do termômetro e os dados obtidos foram: 1. Quando a temperatura registrada era de 0 ºC, o fluido apresentava um deslocamento de 5 cm. A partir dessas informações, determine, através de uma função termométrica, a relação existente entre a temperatura e o comprimento da coluna de mercúrio.
Resposta correta: T = 20X - 100. Nesta questão podemos observar a proporcionalidade entre a temperatura e o comprimento da coluna de mercúrio. Para determinar uma temperatura arbitrária (T), vamos relacioná-la com um determinado comprimento (X) e com os dados da questão da seguinte forma: Portanto,
Vamos aplicar a temperatura de 25 ºC para testar essa função. No exemplo acima, aplicando a função termométrica, descobrimos que quando a temperatura é de 25 ºC a coluna de mercúrio tem um comprimento de 6,25 cm. Questão 5Comparando as medidas de temperatura nas escalas Celsius e Fahrenheit observa-se que enquanto na primeira escala a temperatura de ebulição da água é de 100 ºC, na segunda escala a água passa para o estado gasoso em 212 ºF. Já a fusão da água ocorre em 0 ºC e a respectiva temperatura na outra escala é 32 ºF. Observe o gráfico e assinale a alternativa com a temperatura que pode ser marcada pelo mesmo número nas duas escalas. a) 30 b) 10 c) - 20 d) - 40
Resposta correta: d) - 40. Como o gráfico nos dá as temperaturas equivalentes nas duas escalas, podemos calcular a temperatura através da variação observada.
Portanto, quando na escala Celsius estiver indicando – 40, o mesmo valor será dado na escala Fahrenheit. Veja também: Escalas Termométricas Questões comentadas de vestibulares e concursosQuestão 6(EsPECx - 2013) Um termômetro digital, localizado em uma praça na Inglaterra, marca a temperatura de 10,4 ºF. Essa temperatura, na escala Celsius, corresponde a a) - 5 ºC b) - 10 ºC c) - 12 ºC d) - 27 ºC e) - 39 ºC
Resposta correta: c) - 12 ºC. Para transformar da escala Fahrenheit para a escala Celsius, usaremos a seguinte relação:
Substituindo TF pelo valor da temperatura do termômetro, temos: Portanto, a temperatura, na escala Celsius, corresponde a - 12 ºC. Questão 7(Aprendiz de Marinheiro - 2018) Três termômetros de mercúrio são colocados num mesmo líquido e, atingido o equilíbrio térmico, o graduado na escala Celsius registra 45 ºC. Os termômetros graduados nas escalas Kelvin e Fahrenheit, respectivamente, devem registrar que valores? a) 218 K e 113 ºF b) 318 K e 113 ºF c) 318 K e 223 ºF d) 588 K e 313 ºF e) 628 K e 423 ºF
Resposta correta: b) 318 K e 113 ºF. Para transformar a temperatura na escala Celsius para a escala Kelvin, usaremos a seguinte relação: TK = TC + 273 A expressão para transformar da escala Celsius para a escala Fahrenheit é:
Substituindo o valor da temperatura em Celsius, temos:
Portanto, os termômetros registram, respectivamente, os valores 318 K e 113 ºF. Veja também: Calorimetria Questão 8(PUC/SP - 2018) Uma determinada massa de gás perfeito está contida em um recipiente de capacidade 10,0 litros, sob pressão de 3,5 atm e temperatura inicial de 25,0 ºC. Após sofrer uma transformação isocórica, sua pressão aumenta para 7,0 atm. Determine a variação de temperatura da massa de gás, nas escalas Celsius e Fahrenheit, respectivamente, devido a essa transformação. a) 298 e 536,4. b) 298 e 568,4. c) 323 e 581,4. d) 323 e 613,4.
Resposta correta: a) 298 e 536,4. O gás sofreu uma transformação isocórica, isto é, seu volume permaneceu constante. Neste caso, usaremos a Lei de Charles-Gay Lussac, ou seja:
Essa relação é válida para temperaturas absolutas. Desta forma, antes de substituir os valores, devemos passar a temperatura que está em Celsius para Kelvin. Assim: T0 = 25 + 273 = 298 K Agora, podemos substituir: Para calcular a variação de temperatura devemos fazer:
A variação de temperatura na escala Celsius é igual a variação de temperatura na escala Kelvin. Para encontrar a correspondente variação na escala Fahrenheit, vamos usar a seguinte relação: Substituindo os valores, temos: Devido a essa transformação, nas escalas Celsius e Fahrenheit, respectivamente, as temperaturas registradas são 298 e 536,4. Questão 9(Mackenzie - 2017) Uma escala termométrica A adota para a temperatura da água em ebulição à pressão normal, de 70 ºA, e para a temperatura de fusão do gelo à pressão normal, de 20 ºA. Outra escala termométrica B adota para a temperatura da água em ebulição à pressão normal, 90 ºB, e para a temperatura de fusão do gelo à pressão normal, de 10 ºB. A expressão que relaciona a temperatura das escalas A(θA) e B (θB) é a) θB= 2,6.θA - 42
Resposta correta: c) θB= 1,6.θA - 22. Podemos representar as duas escalas através do seguinte esquema: Os segmentos indicados na figura são proporcionais, logo podemos escrever a seguinte proporção:
Portanto, a expressão que relaciona a temperatura das escalas A(θA) e B (θB) é θB= 1,6.θA - 22. Questão 10(Colégio Naval - 2016) Fossas abissais ou oceânicas são áreas deprimidas e profundas do piso submarino. A maior delas é a depressão Challenger, na Fossa das Marianas, com 11.033 metros de profundidade e temperatura da água variando entre 0 °C e 2 °C. De acordo com o texto, pode-se dizer que a pressão total sofrida por um corpo que esteja a uma altura de 33 m acima do solo dessa depressão e a variação de temperatura na escala absoluta (Kelvin) valem, respectivamente. Dados: dágua = 1000 kg/m3; g = 10 m/s2; Patm = 1,0 . 105 N/m2 a) 1,101.108 N/m2 e 2 K.
Resposta correta: a) 1,101.108 N/m2 e 2 K. Para encontrar o valor da pressão no ponto indicado, utilizaremos a seguinte fórmula da pressão hidrostática: p = patm + dágua.g.h Note que h, neste caso, é igual a profundidade no ponto considerado. O problema informa que a profundidade da depressão é de 11033 m, entretanto, o ponto está a 33 m acima do solo, logo: h = 11 033 - 33 = 11 000 m Transformando todos os valores para potência de 10 e substituindo na fórmula da pressão, temos: p = 1.105 + 103 . 10 . 1,1 . 104 Para efetuar a soma é necessário que os expoentes das potências sejam iguais, assim: p = 0,001 . 108 + 1,1 . 108 A variação da temperatura na escala Kelvin, pode ser encontrada fazendo-se: T1 = 0 + 273 = 273 K Perceba que a variação de temperatura na escala Celsius e na escala Kelvin são sempre iguais. Portanto, a pressão total sofrida é de 1,101.108 N/m2 e a variação de temperatura é de 2 K. Questão 11(UERJ - 2015) No mapa abaixo, está representada a variação média da temperatura dos oceanos em um determinado mês do ano. Ao lado, encontra-se a escala, em graus Celsius, utilizada para a elaboração do mapa. Determine, em graus Kelvin, o módulo da variação entre a maior e a menor temperatura da escala apresentada.
Resposta correta: 8 Kelvin. Pelo mapa, concluímos que a menor temperatura é - 3,5 ºC e a maior é 4,5 ºC. Assim, o módulo da variação entre essas temperaturas será: Δ T = 4,5 - (- 3,5) = 8 ºC Conforme vimos na questão anterior, a variação de temperatura na escala Celsius e na escala Kelvin são iguais. Logo, o valor da variação da temperatura é igual a 8 K. Questão 12(UERJ - 2013) Observe na tabela os valores das temperaturas dos pontos críticos de fusão e de ebulição, respectivamente, do gelo e da água, à pressão de 1 atm, nas escalas Celsius e Kelvin. Considere que, no intervalo de temperatura entre os pontos críticos do gelo e da água, o mercúrio em um termômetro apresenta uma dilatação linear. Nesse termômetro, o valor na escala Celsius correspondente à temperatura de 313 K é igual a: a) 20 b) 30 c) 40 d) 60
Resposta correta: c) 40. Para transformar da escala Kelvin para a escala Celsius basta subtrair 273. Assim, a temperatura correspondente será: 313 - 273 = 40 ºC Portanto, nesse termômetro, o valor na escala Celsius correspondente à temperatura de 313 K é igual a 40 ºC. |
Quando o termômetro celsius marcar 40 C o fahrenheit marcará
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