Termometria e Calorimetria

Matemática — Escrito por

Por: Jonex Almeida

TERMOMETRIA:

1 Calor e temperatura

Assim a noção de quente ou frio é relativa e a temperatura de um corpo precisa ser objetivamente definida.

Temperatura: É uma grandeza associada numericamente ao estado cinético (vibratório) das moléculas ou átomos de um corpo. Desta forma um corpo A, cujo estado vibratório molecular seja maior que outro B, estará em maior temperatura que aquele:

TA = 50 ºC……………..TB = 22 ºC

Isto não significa que A tenha mais calor que B, mas sim que neste caso A está mais quente quando comparado com B

Termômetro é o aparelho que mede temperatura. O princípio da medida se baseia no EQUILÍBRIO TÉRMICO, não importa o tipo de termômetro.

Dois corpos estão em equilíbrio térmico quando estão na mesma temperatura. Ou seja, é quando dois corpos isolados de influências externas atingem, após determinado tempo, a mesma temperatura, estando inicialmente em temperaturas diferentes, conforme mostrado na figura 2. Naturalmente os corpos tendem ao equilíbrio térmico. os que estão em temperatura mais alta cedem calor para os que estão a temperatura mais baixa.

b) Calor:

Calor é uma forma de ENERGIA que passa de um corpo para outro devido unicamente à diferença de temperatura entre eles. É um fenômeno que se manifesta através da superfície dos corpos ou fronteiras dos sistemas. Enquanto houver diferença de temperatura haverá fluxo de calor. Assim não faz sentido dizer que um corpo tem mais calor que outro, já que ele não é uma propriedade do sistema ou corpo. O calor trocado depende do PROCESSO ( como a coisa acontece). Ou seja:

  • Um corpo recebeu calor ou perdeu calor………….(CERTO)
  • Um corpo tem mais calor ou menos que outro……(ERRADO)
  • Um corpo tem maior temperatura que outro……….(CERTO)

O aparelho que mede a quantidade de calor trocado num sistema é o calorímetro. Conforme o efeito o calor pode ser:

  • Calor Sensível: Faz aumentar ou diminuir a temperatuira dos corpos;
  • Calor Latente: Provoca mudança de estado nos corpos.
  • A unidade de calor é o Joule (J) ou a caloria (cal), onde 1cal = 4,18J

c) Energia Térmica:

É soma total das energia s de todas as partículas (átomos e moléculas) de um corpo. Dependa da Massa e da temperatura, sendo, portanto, uma PROPRIEDADE do corpo ou sistema. Por exemplo, se um corpo tiver 1000 partículas, 200 com 10J, 700 com 5J e 100 com 7J, a energia interna deste corpo será:

Ei = 200 x 10J + 700 x 5J + 100 x 7J = 6200J

Isto é uma propriedade do sistema ou corpo pois depende de suas próprias características e não do processo.

1.2 Efeitos do calor:

    • Altera a temperatura dos corpos (Termometria);
    • Altera as dimensões dos corpos ( Dilatometria);
    • Altera o estado dos corpos: Fusão, Solidificação, Condensação..);
    • Altera a cor dos corpos: Vermelho escuro ( 500ºC) => laranja (900ºC)
    • Provoca e altera as reações químicas: Combustão, Oxidação, acelera ou retarda as reações

RESUMO:

Calor: depende do processo. É energia que se transfere (trânsito);

Temperatura: depende do estado cinético médio das partículas do corpo(propriedade);

Energia Interna: depende da massa e da temperatura do corpo (propriedade);

Dois corpos quaisquer à mesma temperatura estão em equilíbrio térmico e com suas moléculas/átomos no mesmo estado cinético (vibracional, rotacional) médio;

Escalas Termométricas

a) Introdução : As escalas termométricas atualmente em uso, pelo Sistema Internacional de

Unidades (SI), são apenas duas: A escala CELSIUS (ºC) e escala KELVIN (K). As escalas Fahrenheit, Reamur e Rankine estão em desuso, pois não pertencem ao SI.

Atualmente a escala em uso é definida entre o ZERO ABSOLUTO (0K ou -273,153ºC) e o ponto triplo da água (P = 11 atm e T = 0,153ºC = 273,153ºC), que é um valor preciso e correspondente à coexistência entre o gêlo, vapor e água (sólido, gás e líquido).

Para se medir a temperatura de um corpo é necessário que alguma característica, , do instrumento varie com a temperatura. Define-se:

· Propriedade termométrica: Grandeza ou característica do material que varia definidamente com a temperatura. Exemplo: Comprimento, volume, cor, resistência elétrica, forma do corpo etc;

· Substância termométrica: São os materiais, corpos ou meios que possuem a propriedade termométrica e com a qual são construídos os diferentes tipos de termômetros;

  • Termômetro: dispositivo especialmente construído para medir temperatura aproveitando a propriedade termométrica de alguma substância ou material.

EXERCíCIOS DE FIXAÇÃO

  1. Conceituar Calor, Temperatura e Energia térmica;
  2. Um corpo a 87ºC tem mais calor que outro igual a 25ºC. ( )Certo? ( )Errado? Justificar:
  3. Um corpo a 87ºC tem maior energia térmica que outro a 25ºC. ( )Certo? ( )Errado? Justificar:
  4. Um corpo que perde calor diminui de temperatura? ( )Sim ( )Não Justificar:
  5. Um corpo que recebe calor sempre altera as dimensões? ( )Sim ( )Não Justificar:
  6. Conceituar equilíbrio térmico
  7. Dois corpos com temperaturas diferentes e recebendo a mesma quantidade de calor estão em equilíbrio térmico? ( )Sim ( )Não ( )Justificar:
  8. Sob qual princípio funcionam os termômetros?
  9. A noção de quente ou frio é absoluta ou relativa? Dar um exemplo.
  10. Porque se diz que o calor não é uma propriedade do corpo ou do sistema?

11. Comentar a afirmativa: “UM CORPO QUE RECEBE CALOR E NÃO ALTERA A TEMPERATURA É POR QUE SOFREU UMA UDANÇA DE ESTADO”.

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