Física 3 aulas 1 e 2.

Transcrição

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2 Temperatura: definiçã Temperatura Medida relacinada a GRAU MÉDIO DE AGITAÇÃO das partículas de um crp u um sistema de crps. Se fsse pssível ver as partículas (átms e mléculas) que cmpõem um crp, cnstataríams que quant mair fsse a temperatura d crp, mais agitadas (em média) estariam tais partículas.

3 Equilíbri Térmic T A > T B iníci A B depis A Q B T A < T A T B > T B T A > T B T A = T B fim temp A O que acnteceu até que equilíbri térmic fsse atingid? B EQUILÍBRIO TÉRMICO Resp.: Trca de calr!

4 Calr: definiçã Calr Energia térmica em trânsit. O calr é a energia térmica que flui espntaneamente d crp (u regiã) de mair temperatura para crp (u regiã) de menr temperatura até que se estabeleça equilíbri térmic, u seja, até que as temperaturas se igualem.

5 Temperatura e Calr Extra 1 (Enem 2010) Em nss ctidian, utilizams as palavras calr e temperatura de frma diferente de cm elas sã usadas n mei científic. Na linguagem crrente, calr é identificad cm alg quente e temperatura mede a quantidade de calr de um crp. Esses significads, n entant, nã cnseguem explicar diversas situações que pdem ser verificadas na prática. D pnt de vista científic, que situaçã prática mstra a limitaçã ds cnceits crriqueirs de calr e temperatura? a) A temperatura da água pde ficar cnstante durante temp em que estiver fervend. b) Uma mãe clca a mã na água da banheira d bebê para verificar a temperatura da água. c) A chama de um fgã pde ser usada para aumentar a temperatura da água em uma panela. d) A água quente que está em uma caneca é passada para utra caneca a fim de diminuir sua temperatura. e) Um frn pde frnecer calr para uma vasilha de água que está em seu interir cm menr temperatura d que a dele.

6 Escalas de Temperatura RELAÇÕES LINEARES TC 0 TF T T C F TC TF TC 0 Tk T T C K T T 273 C K TC T T 273 T K K F? ZERO ABSOLUTO RESUMINDO TC TK 273 TF

7 Escalas de Temperatura IMPORTANTE! C F K ?? 40 T F F 89 T TF TF 104 F 30 86?? 30 T F F 69 T TF TF 86 F T ? F? F 49 T TF TF 68 F RESUMINDO TC TK 273 TF

8 Escalas de Temperatura IMPORTANTE! C F K ? TK TK 313 K ? TK TK 303 K ? T TK K 293 K RESUMINDO TC TK 273 TF

9 Escalas de Temperatura IMPORTANTE! C F K DT C = 10 C DT F = 18 F DT K = 10 K DT C = 10 C DT F = 18 F DT K = 10 K Cnclusões Uma variaçã de 10 C crrespnde a uma variaçã de 18 F. Lg, uma variaçã de 1 C crrespnde a uma variaçã de 1,8 F. Uma variaçã de 10 C crrespnde a uma variaçã de 10 K. Lg, uma variaçã de 1 C crrespnde a uma variaçã de 1 K. DT 1, 8 DT F C DT K DT C

10 Escalas de Temperatura IMPORTANTE! Crrespndência entre temperaturas RESUMINDO TC TK 273 TF Crrespndência entre variações de temperaturas DT F K DT C DT 1, 8 DT C

11 Temperatura e Calr Exercíci 1 (UEM 2015) A relaçã entre as escalas termmétricas Celsius, Fahrenheit e Kelvin pde ser expressa pela seguinte equaçã matemática: TC TF 32 TK nde t C é a temperatura em graus Celsius ( C), t F é a temperatura em graus Fahrenheit ( F) e t K é a temperatura em Kelvin (K). Cm relaçã a expst, assinale que fr crret. 01 Existe um valr numéric para qual a temperatura nas escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin é a mesma. Cnsiderand a relaçã matemática entre as três escalas, nã é pssível bter um valr numéric únic para qual a temperatura nas escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin seja a mesma. Entre duas escalas, simultaneamente, sim. Entre as três, nã.

12 Temperatura e Calr Exercíci 1 (UEM 2015) A relaçã entre as escalas termmétricas Celsius, Fahrenheit e Kelvin pde ser expressa pela seguinte equaçã matemática: TC TF 32 TK nde t C é a temperatura em graus Celsius ( C), t F é a temperatura em graus Fahrenheit ( F) e t K é a temperatura em Kelvin (K). Cm relaçã a expst, assinale que fr crret. 02 Cnsidere um termômetr na escala Celsius e utr na escala Fahrenheit medind, simultaneamente, a temperatura de um mesm bjet. Se termômetr na escala Celsius está marcand uma temperatura negativa, entã termômetr na escala Fahrenheit sempre marcará uma temperatura negativa. T Cnsiderand t F = 0 C TF 32 T ( 32) 160 F: C T C , 8 C Cnclusã: até t C -17,8 C terems temperaturas negativas na escala Celsius e psitivas na escala Fahrenheit. A partir daí, terems temperaturas negativas em ambas as escalas.

13 Temperatura e Calr Exercíci 1 (UEM 2015) A relaçã entre as escalas termmétricas Celsius, Fahrenheit e Kelvin pde ser expressa pela seguinte equaçã matemática: TC TF 32 TK nde t C é a temperatura em graus Celsius ( C), t F é a temperatura em graus Fahrenheit ( F) e t K é a temperatura em Kelvin (K). Cm relaçã a expst, assinale que fr crret. 04 Cnsidere que uma pessa está cm febre quand sua temperatura crpral é mair que 37 C. Assim, quand uma pessa está cm 96,8 F, essa pessa está cm febre. Cnsiderand t F = 96,8 F: TC TF 32 TC 96, T C 5( 96, 8 32) TC 5( 64, 8) 9T C 324 T C 36 C 9 36 C nã caracteriza febre, segund enunciad.

14 Temperatura e Calr Exercíci 1 (UEM 2015) A relaçã entre as escalas termmétricas Celsius, Fahrenheit e Kelvin pde ser expressa pela seguinte equaçã matemática: TC TF 32 TK nde t C é a temperatura em graus Celsius ( C), t F é a temperatura em graus Fahrenheit ( F) e t K é a temperatura em Kelvin (K). Cm relaçã a expst, assinale que fr crret. 08 Se um bjet sfre uma variaçã de temperatura de 15 C, entã ele sfrerá uma variaçã de 27 F. Cnsiderand Dt C = 15 C: 9 9 DTF DTC F

15 Temperatura e Calr Exercíci 1 (UEM 2015) A relaçã entre as escalas termmétricas Celsius, Fahrenheit e Kelvin pde ser expressa pela seguinte equaçã matemática: TC TF 32 TK nde t C é a temperatura em graus Celsius ( C), t F é a temperatura em graus Fahrenheit ( F) e t K é a temperatura em Kelvin (K). Cm relaçã a expst, assinale que fr crret C é equivalente a 77 F. Cnsiderand t C = 25 C: TC TF T F F T TF TF TF T 77 F F SOMA = = 24

16 Temperatura e Calr Exercíci 2 (Mackenzie 2014) Um internauta, cmunicand-se em uma rede scial, tem cnheciment de que naquele instante a temperatura em Nva Irque é θ NI = 68 F em Rma é θ RO = 291 K e em Sã Paul, θ SP = 25 C. Cmparand essas temperaturas, estabelece-se que: a) q NI < q RO < q SP b) q SP < q RO < q NI c) q RO < q NI < q SP d) q RO < q SP < q NI e) q NI < q SP < q RO Resluçã SÃO PAULO: TC 25 C NOVA IORQUE: TC TF TC T 36 T C C TC C ROMA: T T 273 C K TC C q RO < q NI < q SP

17 Termômetrs Termômetr Grandeza termmétrica Dispsitiv capaz de determinar a temperatura a partir da medida de uma grandeza termmétrica. Qualquer grandeza física que varia em funçã da temperatura. Termômetrs medem a temperatura indiretamente. A rigr, medem uma grandeza termmétrica e, pela relaçã entre a temperatura e a grandeza termmétrica, é pssível estabelecer uma equaçã de cnversã entre a temperatura e a grandeza termmétrica. Essa equaçã calibra termômetr. O próxim exercíci exemplifica essa ideia!

18 Termômetrs Extra 2 Em um termômetr clínic de Hg, a cluna de mercúri assume valres de 5 cm e 35 cm ns pnts gel e vapr, respectivamente. Assumind uma relaçã linear entre a temperatura e a altura da cluna de Hg, determine: a) a equaçã termmétrica desse termômetr para a escala Celsius. b) a temperatura indicada pel termômetr para uma leitura de 15 cm. Resluçã a) RELAÇÕES LINEARES T 0 x T x ( x 5) T 3 Equaçã termmétrica! Quem é a grandeza termmétrica? Respsta: a altura da cluna de mercúri. b) T 10( x 5) T ( ) 10 ( 10 ) T T 3 33, 3 C

19 Termômetrs Exercíci 3 Um velh termômetr de Hg apresenta certa inexatidã em suas indicações. N gel fundente, ele indica 1 C e, n pnt vapr, ele indica 102 C. Determine: a) a equaçã de crreçã. b) a indicaçã d termômetr quand ele fr clcad em equilíbri térmic cm um ambiente a 35 C. c) cas exista, qual a temperatura que esse termômetr indicará crretamente? Resluçã a) RELAÇÕES LINEARES D ( 1) C ( 1) D 1 C C D ( ) b) C 100( D 1) 100( D 1) D1 36, 05 D 1 D 35, 05 C

20 Termômetrs Exercíci 3 Um velh termômetr de Hg apresenta certa inexatidã em suas indicações. N gel fundente, ele indica 1 C e, n pnt vapr, ele indica 102 C. Determine: a) a equaçã de crreçã. b) a indicaçã d termômetr quand ele fr clcad em equilíbri térmic cm um ambiente a 35 C. c) cas exista, qual a temperatura que esse termômetr indicará crretamente? Resluçã c) 100 C D ( ) x 100 x ( ) 103 x 100 ( x 1 ) 103 x 100 x x 100 x 100 3x 100 C D 33, 33 C

21 Termômetrs Exercíci 4 (Unesp 2014) Para testar s cnheciments de termfísica de seus aluns, prfessr prpõe um exercíci de calrimetria n qual sã misturads 100 g de água líquida a 20 C cm 200 g de uma liga metálica a 75 C. O prfessr infrma que calr específic da água líquida é 1 cal/(g C) e da liga é 0,1 cal/(g X) nde X é uma escala arbitrária de temperatura, cuja relaçã cm a escala Celsius está representada n gráfic. Obtenha uma equaçã de cnversã entre as escalas X e Celsius e, cnsiderand que a mistura seja feita dentr de um calrímetr ideal, calcule a temperatura final da mistura, na escala Celsius, depis de atingid equilíbri térmic. Resluçã Para encntrar a equaçã de cnversã: qc 0 qx qc qx 25 q q 25 C X 6q C q X qC 25 qx X C q 6q 25

22 Termômetrs Exercíci 4 (Unesp 2014) Para testar s cnheciments de termfísica de seus aluns, prfessr prpõe um exercíci de calrimetria n qual sã misturads 100 g de água líquida a 20 C cm 200 g de uma liga metálica a 75 C. O prfessr infrma que calr específic da água líquida é 1 cal/(g C) e da liga é 0,1 cal/(g X) nde X é uma escala arbitrária de temperatura, cuja relaçã cm a escala Celsius está representada n gráfic. Obtenha uma equaçã de cnversã entre as escalas X e Celsius e, cnsiderand que a mistura seja feita dentr de um calrímetr ideal, calcule a temperatura final da mistura, na escala Celsius, depis de atingid equilíbri térmic. Resluçã Enquant a temperatura na escala Celsius vai de 0 C a 10 C (Dt C = 10 0 = 10 C), na escala X ela vai de 25 X a 85 X (Dt X = = 60 X). Lg, para cada 1 C de elevaçã na temperatura tems equivalente a 6 X. 1 C... 6 X Dt C... 1 X cal cal 01, 1 g C 6 06 cal g C Dt C 1/6 C cliga 0, 1, g X Até aqui a matéria pertence a cnteúd das aulas 1 e 2. Daqui para frente precisams de Calrimetria, assunt que virá bem mais adiante (aulas 7 a 10)!

23 Termômetrs Exercíci 4 (Unesp 2014) Para testar s cnheciments de termfísica de seus aluns, prfessr prpõe um exercíci de calrimetria n qual sã misturads 100 g de água líquida a 20 C cm 200 g de uma liga metálica a 75 C. O prfessr infrma que calr específic da água líquida é 1 cal/(g C) e da liga é 0,1 cal/(g X) nde X é uma escala arbitrária de temperatura, cuja relaçã cm a escala Celsius está representada n gráfic. Obtenha uma equaçã de cnversã entre as escalas X e Celsius e, cnsiderand que a mistura seja feita dentr de um calrímetr ideal, calcule a temperatura final da mistura, na escala Celsius, depis de atingid equilíbri térmic. Resluçã Supnd sistema termicamente islad, vale: Q 0 Q Q 0 Água Liga Água Água Água Liga Liga Liga m c DT m c DT ( Teq 20) 200 0, 6( Teq 75) 0 1( Teq 20) 2 0, 6( Teq 75) ( Teq 20) 1, 2( Teq 75) 0 1T eq 20 1, 2T eq , 2Teq 110 T eq 22, T eq 50 C

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25 Escalas de Temperatura Extra 3 Um prfessr de ciências d Ensin Fundamental deveria aquecer certa quantidade de água desde 20 C até 80 C. Depis de iniciada a experiência, ele danificu termômetr de escala Celsius, pis termômetr caiu n chã. Send assim, prfessr teve de cntinuar sua atividade cm um termômetr na escala Fahrenheit. Em que indicaçã d nv termômetr ele deve parar a fim de interrmper aqueciment?

26 Escalas de Temperatura Extra 3 Um prfessr de ciências d Ensin Fundamental deveria aquecer certa quantidade de água desde 20 C até 80 C. Depis de iniciada a experiência, ele danificu termômetr de escala Celsius, pis termômetr caiu n chã. Send assim, prfessr teve de cntinuar sua atividade cm um termômetr na escala Fahrenheit. Em que indicaçã d nv termômetr ele deve parar a fim de interrmper aqueciment? Resluçã TC T F F 80 T 32 TF TF TF T F TF 176 F

27 Escalas de Temperatura Extra 4 O gráfic a seguir apresenta a relaçã entre a temperatura medida em uma escala de temperatura hiptética Pliedr ( P) e a temperatura medida na escala Celsius ( C), sb pressã nrmal. Determine a temperatura de fusã e de ebuliçã da água em P.

28 Escalas de Temperatura Extra 4 O gráfic a seguir apresenta a relaçã entre a temperatura medida em uma escala de temperatura hiptética Pliedr ( P) e a temperatura medida na escala Celsius ( C), sb pressã nrmal. Determine a temperatura de fusã e de ebuliçã da água em P. Resluçã Para calcular a temperatura de ebuliçã da água sb pressã nrmal basta lembrarms das relações lineares entre as escalas: 15 ( 35) 60 0 T ( 35) EP T EP A temperatura de fusã da água sb pressã nrmal (P atm = 1 atm) pde ser lida diretamente n gráfic: T fusã = 0 C = - 35 P ( T 35) TEP 210 EP T EP 290 6TEP T ebuliçã = 100 C = 48,33 P.

29 Escalas de Temperatura Extra 5 (PUC- RJ 2010) Temperaturas pdem ser medidas em graus Celsius ( C) u Fahrenheit ( F). Elas têm uma prprçã linear entre si. Tems: 32 F = 0 C; 20 C = 68 F. Qual a temperatura em que ambs s valres sã iguais? a) 40 b) 20 c) 100 d) 40 e) 0

30 Escalas de Temperatura Extra 5 (PUC- RJ 2010) Temperaturas pdem ser medidas em graus Celsius ( C) u Fahrenheit ( F). Elas têm uma prprçã linear entre si. Tems: 32 F = 0 C; 20 C = 68 F. Qual a temperatura em que ambs s valres sã iguais? a) 40 b) 20 c) 100 d) 40 e) 0 Resluçã Para quem se lembrar da relaçã entre as escalas Celsius e Fahrenheit: TC T F x x 32 9x 5( x 32) 9x 5x 160 9x 5x 160 4x 160 As escalas Celsius e Fahrenheit têm medidas numericamente cincidentes para a temperatura x = 40, u seja: T C = - 40 C e T F = - 40 F. Quem eventualmente nã se lembrar da relaçã entre as escalas Celsius e Fahrenheit pde usar a ideia das relações lineares: C F x x 0 32 x 0 x x x x x 32 36x 20( x 32) x 20x x 640 x 40 Chegams à mesma respsta (bviamente)!