A temperatura é a medida do grau de agitação das moléculas que compõem um corpo e serve para indicar se esse corpo está quente ou frio. Quanto maior a temperatura, maior será a agitação molecular e mais quente estará o objeto. Por outro lado, quanto menor a temperatura, menor será a agitação molecular e mais frio o corpo estará. Os termômetros são os instrumentos capazes de determinar a temperatura de um corpo, e a leitura feita por esses aparelhos é apresentada em uma escala termométrica específica. Atualmente, as escalas termométricas utilizadas são: Celsius (°C), Fahrenheit (°F) e Kelvin (K). A escala Celsius é utilizada na maioria dos países, a Fahrenheit tem maior uso nos países de língua inglesa e a Kelvin é utilizada especificamente pela comunidade científica. Transformação de temperatura Cada escala termométrica foi criada pelo uso de parâmetros próprios adotados por seus idealizadores, por isso, os valores referentes aos pontos de fusão e ebulição da água são diferentes para cada uma delas. Por terem sido construídas sobre diferentes patamares, um mesmo estado de agitação molecular pode ser representado por valores diferentes em cada uma das escalas. Repare que os valores 0 °C, 32 °F e 273 K representam o ponto de fusão da água, ou seja, são a mesma temperatura, porém, representada em escalas termométricas diferentes. Para determinar uma temperatura em uma escala diferente, existe uma equação de conversão dos valores de temperatura entre as escalas termométricas. Exemplo: Qual será o valor indicado por um termômetro graduado em °F para uma temperatura de 35 °C? Variação de temperatura Quando um objeto sofre aumento de temperatura de 15 °C para 35 °C, por exemplo, dizemos que houve uma variação de 20 °C. Qual seria a variação de temperatura sofrida por esse corpo se as temperaturas iniciais e finais estivessem escritas nas escalas Fahrenheit ou Kelvin? A solução para problemas desse tipo está na equação que compara as variações sofridas pelas diferentes escalas termométricas: Essa igualdade não transformará os valores de temperatura de uma unidade para outra, mas determinará a variação de temperatura sofrida por um corpo para cada uma das escalas termométricas. A partir da equação acima, podemos perceber que as variações sofridas nas escalas Celsius e Kelvin serão iguais. Isso ocorre porque as duas escalas são centígradas, isto é, ambas possuem 100 intervalos. No caso da escala Fahrenheit, existem 180 intervalos (212 – 32 = 180), dessa forma, sempre sofrerá variações diferentes quando comparada às outras duas. Por meio da equação da variação entre as escalas, podemos responder ao questionamento inicial da seguinte forma: A variação na escala Kelvin será igual à variação em Celsius, portanto, 20 K. No entanto, a variação de temperatura sofrida pelo corpo para valores em Fahrenheit será de 36 °F. Não faça confusão! Sempre antes de resolver exercícios sobre escalas termométricas, verifique se a questão solicita determinar a transformação ou verificar a variação de temperaturas sofridas pelas escalas termométricas. Transformar é encontrar valores correspondentes. Por outro lado, encontrar a variação significa determinar o “espaço” entre dois valores de uma mesma escala. Aproveite para conferir a nossa videoaula relacionada ao assunto:
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c) 25 ºC; 77 ºF e 298 K. d) 25 ºC; 36 ºF e 194 K. RESPONDER
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. |
Transformando a temperatura de 25oc para a escala Fahrenheit qual a temperatura registrada
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