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By Lucien Silvano Alhanati

  Física

Calor CAL

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Temperatura CAL01

    Escalas termométricas CAL0102

O que são escalas termométricas ? CAL010201

Escala termométrica é o conjunto de valores numéricos que a temperatura pode assumir

 Como estabelecer uma escala ordinária de temperaturas ? CAL010202

Para estabelecer uma escala comum de temperaturas realizamos os procedimentos abaixo:
1 - Escolhemos duas temperaturas fixas de fácil reprodução, que serão denominadas de pontos fixos da escala.
2 - Atribuímos valores numéricos arbitrários aos pontos fixos.
3 - Dividimos o intervalo em partes iguais.

 O que é a escala Celsius ? CAL010203

É uma escala de temperaturas com as seguintes características:

pontos fixos 
- temperatura de fusão da água à pressão de normal (1atm)
- temperatura de ebulição da água à pressão normal (1atm)
temperaturas dos pontos fixos
- ponto de fusão 0o 
- ponto de ebulição 100o

O que é a escala Fahrenheit ? CAL010204

É uma escala de temperaturas com as seguintes características:

pontos fixos (adaptados)
- temperatura de fusão da água à pressão de normal (1atm)
- temperatura de ebulição da água à pressão normal (1atm)
temperaturas dos pontos fixos
- ponto de fusão 32o 
- ponto de ebulição 212o

Como relacionar a escala Fahrenheit com a escala Celsius ? CAL010205

Vamos estabelecer a correspondência entre os valores C e F de uma mesma temperatura na escalas Celsius e Fahrenheit.

Os intervalos grande e pequeno na escala Celsius são proporcionais aos intervalos correspondentes na escala Fahrenheit.

C / 100 = (F - 32) /180
C / 5 = (F - 32) /9

Como relacionar uma escala ordinária X com a escala Celsius ? CAL010206

Consideremos uma escala termométrica X cujos pontos fixos seriam os mesmos da escala Celsius com valores de - 50oX e 150oX. 
Vamos relacionar os valores de uma mesma temperatura na escala Celsius (C) e na escala X (X).

A figura mostra dois intervalos em cada escala que são proporcionais, logo

C / 100 = (X + 50) / 200
2C = X + 50

O que é uma variação de temperatura ? CAL010207

Denominamos variação de temperatura ao número de graus existentes entre dois valores de temperaturas.

Exemplos:
1) suponha que um forno variou a sua temperatura desde - 30oX até 50oX, a variação de temperatura é 50 - (-30) = 80oX
2) na figura procuramos estabelecer uma relação entre os valores de uma mesma variação de temperatura na escala Celsius e numa escala Y.
Estabelecemos uma proporcionalidade entre a variação de temperatura correspondente aos pontos fixos da escala Celsius e uma variação arbitrária nas escalas Celsius e Y

DC /100 = DY / 300
3.DC = DY

Como obter um gráfico capaz de relacionar valores de uma mesma temperatura em duas escalas diferentes ? CAL010208 

Considere as escalas Celsius e Y relacionadas na figura abaixo

Nas escalas ordinárias há uma proporcionalidade entre os valores de uma mesma temperatura em duas escalas diferentes, logo o gráfico será linear. Para determinar a reta do gráfico basta conhecer dois de seus pontos. Quando C = 0 >>> Y = -50 e quando C = 100 >>> Y = 150
O gráfico resultante está mostrado na figura abaixo.

 

Como utilizar o gráfico que relaciona valores de uma mesma temperatura em duas escalas diferentes ? CAL010209

Vamos utilizar o gráfico da figura para relacionar valores de uma mesma temperatura nas escalas Celsius e Y.


Exemplo 1.
Qual é o valor na escala Celsius da temperatura correspondente à 0oY ?
Vamos chamar de C o valor na escala Celsius da temperatura correspondente à 0oY.

A figura nos mostra dois triângulos retângulos semelhantes cujos lados são proporcionais

C / 50 = (100 - C) / 150 >>> 3C = 100 - C >>> C = 25oC

Exemplo 2.
Qual é o valor na escala Y da temperatura correspondente à 75oC ?
Vamos chamar de Y o valor da temperatura à ser encontrada.

 

A figura nos mostra dois triângulos retângulos semelhantes cujos lados são proporcionais

Y / 50 = 50 / 25 >>> Y = 100oY

É possível abaixar indefinidamente a temperatura de um corpo ? CAL010210

Não.
Quando queremos abaixar a temperatura de um corpo nos o colocamos no interior de um refrigerador. Mesmo que o corpo seja colocado no congelador do refrigerador ligado na potência máxima, constatamos que há inicialmente um abaixamento da sua temperatura, mas que após algum tempo a temperatura se estabiliza tendo atingido um valor mínimo. Para abaixarmos mais a temperatura do corpo é necessário coloca-lo no interior de um refrigerador mais eficiente, um "freezer" por exemplo. Constatamos mais uma vez que a temperatura sofre uma nova redução atingindo um novo valor mínimo. Podemos concluir que o  valor da temperatura mínima de um corpo estará sempre ligada à eficiência da máquina refrigeradora. 

O que o Refrigerador de Carnot ? CAL010211

O Refrigerador de Carnot é um refrigerador ideal, teórico de máxima eficiência O Refrigerador de Carnot é irrealizável na prática, por motivos que a Termodinâmica nos mostra..

O que é o zero absoluto ? CAL010212

O zero absoluto é a temperatura mais baixa que poderia ser obtida teoricamente.

Qual é o valor do zero absoluto ? CAL010213

O zero absoluto vale aproximadamente - 273oC. Este valor é calculado pela Termodinâmica.

Podemos obter na prática uma temperatura igual ou menor que o zero absoluto ? CAL010214

Não.
O zero absoluto é a mais baixa temperatura que pode ser obtida pelo refrigerador mais eficiente (Refrigerador de Carnot), irrealizável na prática

O que é uma escala absoluta de temperaturas ? CAL010215

É toda escala de temperaturas cuja origem é o zero absoluto.

O que é a escala Kelvin ? CAL010216

É a escala absoluto de graus Celsius.

O que é o Kelvin ? CAL010217

É a unidade de temperatura da escala Kelvin e o seu valor corresponde a um grau Celsius.

Qual é a relação entre as escalas Kelvin e Celsius ? CAL010218

Sabemos que:
- a origem da escala Kelvin corresponde ao zero absoluto
- o zero absoluto vale - 273oC
- as unidades das duas escalas escalas possuem o mesmo valor

A figura nos mostra claramente que o intervalo

K = C + 273

O que é a escala Rankine ? CAL010219

É a escala absoluta de graus Fahrenheit

Qual é a relação entre as escalas Rankine e Fahrenheit ? CAL010220

Sabemos que:
- a origem da escala Rankine corresponde ao zero absoluto
- o zero absoluto vale - 273oC
- as unidades das duas escalas escalas possuem o mesmo valor
Vamos calcular o valor do zero absoluto na escala Fahrenheit, como o valor da temperatura Fahrenheit que corresponde à - 273oC

C / 5 = (F - 32) / 9 >>> - 273 / 5 = (F - 32) / 9
F = - 459oF

A figura nos mostra claramente que o intervalo

R = F + 459


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