Qual deve ser o valor da graduação no termômetro correspondente ao ponto de fusão na escala Celsius?

Termometria – Medida de temperatura – Escalas Termométricas

Termometria

Substâncias termométricas e grandezas termométricas

A temperatura é um número que está associado ao grau, nível de vibração (energia cinética) dasmoléculas de um corpo e,como não se pode medir a vibração de cada molécula de um corpo isoladamente, pode-se medir sua temperatura de maneira indireta utilizando certas substâncias que possuam uma dada grandeza que varie com a temperatura.

Essas substâncias recebem o nome de substâncias termométricas e a grandeza que varia com a temperatura recebe o nome de grandeza termométrica.

Exemplos:

Régua metálica

termométrica é a régua metálica e a grandeza termométrica, seu comprimento, que varia com a temperatura.

No termômetro de resistência de platina a grandeza termométrica é a resistência elétrica de um fio

 desse metal e a substância termométrica é a platina. 

Condições para que uma substância possa ser considerada termométrica

  sofrer alto grau de dilatação quando a temperatura aumenta e alto grau de contração quando a temperatura diminui;

  reagir rapidamente às variações de temperatura;

  suas mudanças de estado físico devem ocorrer somente a altas e baixas temperaturas;

  deve ser opaca e brilhante, para se obter fácil visualização.

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Graduação de uma escala termométrica

 Para se construir um termômetro com sua respectiva escala termométrica você deve primeiro escolher uma substância termométrica e a respectiva grandeza termométrica (grandeza que varie linearmente com a temperatura).

Pode ser, dentre outros, os termômetros de gás onde a grandeza termométrica é o volume do gás (se a pressão permanece constante) ou a pressão do gás (quando o volume é constante) e a substância termométrica é o gás;

os termômetros de resistência de platina onde a grandeza termométrica é a resistência elétrica de um fio desse metal e a substância termométrica é a platina;

os termômetros de mercúrio onde a grandeza termométrica é o volume do mercúrio e a substância termométrica é o mercúrio, etc.

Qualquer que seja o tipo de termômetro, eles são calibrados da mesma maneira. São escolhidos dois estados térmicos diferentes denominados pontos fixos.

Certos fenômenos, como a fusão e a ebulição, ocorrem sempre à mesma temperatura, mantida a pressão constante.

Por isso, escolheu-se para a construção de termômetros a temperatura de fusão do gelo (primeiro ponto fixo) e a do vapor de água em ebulição (segundo ponto fixo), ambos sob pressão atmosféricanormal (1 atmosfera ou 760mm de Hg).

Essas temperaturas recebem o nome de “pontos fixos fundamentais” e o intervalo entre elas de “intervalo fundamental”.

Graduando um termômetro de mercúrio

Deve-se obedecer à seguinte seqüência:

Primeiro ponto fixo

Segundo ponto fixo

Em seguida você divide o intervalo fundamental em intervalos iguais.

Escalas termométricas usuais

Escolhidos os dois pontos fixos, deve-se dar-lhes valores arbitrários, e dividindo o intervalo fundamental em intervalos iguais.

As mais comuns são:

 Escala Celsius ou centígrada 

 Escala Kelvin ou absoluta 

Nesta escala, como unidade usa-se o Kelvin (K) e não o grau Kelvin (oK).

Observação: Segundo a Teoria Cinética da Matéria, todas as moléculas que constituem os corpos encontram-se em movimento vibratório;  teoricamente esse movimento cessaria quando a temperatura de 0K (zero absoluto), que corresponde a -273oC, fosse atingida. Essa é a razão pela qual a escala Kelvin é denominada de escala absoluta.

  Escala Fahrenheit 

Relação entre as escalas

Pode-se transformar uma indicação de uma escala para outra conforme o procedimento a seguir, de

acordo com a relação matemática baseada no teorema de Thales:

O que você deve saber, informações e dicas

Relação entre as escalas

 Converter temperaturas de uma escala para a outra não é o mesmo que converter intervalos de temperatura entre as escalas.

Assim, um intervalo de temperatura de 100 unidades na escala Celsius corresponde, na escalaabsoluta (ou Kelvin) a um intervalo de 100 unidades, e na escala Fahrenheit, o intervalo correspondente será de 180 unidades.

Se você simplificar o máximo possível esses valores você terá que, a um intervalo de temperatura de 5 unidades na escala Celsius corresponde, na escala absoluta (ou Kelvin) a um intervalo de 5unidades, e na escala Fahrenheit, o intervalo correspondente será de 9 unidades.

Então quando, por exemplo, a escala Celsius variar de 15 graus, a escala Fahrenheit variará de 3.9 =27 unidades e a escala Kelvin variará também de 3.5 = 15 unidades.

Determine a temperatura que apresenta a mesma indicação nas escalas:

a) Celsius e Fahrenheit         

b) Celsius e Kelvin

a) C = F = P 

  (P – 0)/(100 – 0) = (P – 32)/(212 – 32) 

  P/5 = (F – 32)/9  —  9P=5F – 160 

  4P= -160 

  P=- 40 

b) Cada variação de 1 oC corresponde a uma variação de 1oF e , como os pontos fixos dessas escalas são diferentes, elas jamais indicarão o mesmo número.

Transforme – 29oSP em oC.

Confira os exercícios com resoluções comentadas

Qual o ponto de fusão na escala Celsius?

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