Quando um pedaço de ferro é aquecido, a partir de uma determinada tem- peratura, começa a emitir luz, a princípio vermelha depois laranja, amarela e fi nalmente branca. O funcionamento do pirômetro óptico se baseia nessa propriedade dos materiais. Ele possui uma lâmpada de fi lamento cujo brilho pode ser aumentado ou diminuído pelo operador do aparelho que aciona um circuito elétrico. A cor do fi lamento dessa lâmpada tomada como refe- rência, e previamente calibrada, é comparada com o interior de um forno ou com outra lâmpada ou com a fotosfera solar permitindo, a distância, determinar sua temperatura.
“Coisas” ou situações Temp. (ºC)
fotosfera solar 5.700
fusão do tungstênio 3.380 fi lamento de uma lâmpada 3.380
forno metalúrgico 4000 forno doméstico 400 interior de geladeira 5 interior de congelador - 5 interior de freezer - 20 Cores Temperatura Castanho de 520ºC a 650ºC Vermelho de 650ºC a 1050ºC Amarela de 1050ºC a 1250ºC Branco/azulado acima de 1250ºC
Glossário
Lâmina bimetálica É constituída de duas lâminas de materiais diferentes (ferro e latão, por exemplo) unidas fi rmemente.Na temperatura ambiente, as lâminas são planas e possuem as mesmas dimensões. Quando são aquecidas, como os dois materiais possuem coefi cientes de dilatação diferentes, uma das lâminas se dilata mais que a outra. Para que as duas lâminas se mantenham unidas (com tamanhos diferentes), elas se encurvam, da maneira mostrada na fi gura abaixo.
Fonte: http://www.tubalivre. com/2009/08
Exercícios
01. No Rio de Janeiro, a temperatura ambiente chegou a atingir, no verão de 1998, o valor de 45º C. Qual seria o valor dessa temperatura, se fosse lida num termômetro na escala Fahrenheit?
Solução:
As duas escalas que estão se relacionando são: Fahrenheit e Celsius. Por- tanto, basta aplicar a fórmula:
=
Como a temperatura da questão é 45º C, basta substituir em C o valor 45º e encontrar o valor de F.
Assim temos: = =
Fazendo o produto dos meios pelos extremos, temos: 5F – 160 = 225 5F = 225 + 160 5F = 385 F =
F = 77º F
02. Lê-se no jornal que a temperatura em certa cidade da Rússia atingiu, no inverno, o valor de 14º F. Qual o valor dessa temperatura na escala Celsius?
Solução:
Vamos fazer o mesmo procedimento da questão anterior, pois, as escalas que se relacionam são as mesmas, ou seja, Fahrenheit e Celsius, agora vamos substituir na equação abaixo, F por 14 e encontrarmos o valor de C.
= = =
Fazendo o produto dos meios pelos extremos, temos: 9C = -90 C = C = -10ºC
03. Um líquido, cuja temperatura é de 50ºF corresponde a quantos grau na escala Kelvin?
Solução:
Nesta questão, as escalas que se relacionam são: Fahrenheit e Kelvin: =
Como a temperatura da questão é 50º F, basta substituir em F o valor 50º e encontrar o valor de K.
Assim temos:
= = =
Fazendo o produto dos meios pelos extremos, temos: 9K – 2457 = 90 9K = 90 + 2457 9K = 2547 K =
K = 283
04. Um termômetro é graduado numa certa escala E que dá o valor 0º E para o gelo em fusão e 50º E para a água em ebulição.
Quando esse termômetro marca 10º E, qual é a temperatura em graus Cel- sius?
Solução:
Observe que os termômetros que estão se relacionando nessa questão, um é o Celsius e o outro é graduado numa escala que tem como pontos fi xos 0º e 50º, respectivamente, ponto de fusão do gelo e ebulição da água.
Vamos deduzir uma equação termométrica que relacione esses dois termô- metros.
Podemos escrever assim:
Agora vamos substituir os 10º E propostos na questão, em X, temos:
Com o produto dos meios pelos extremos, obtemos: 50 C = 1000 C = C = 20º C
05. Quando medimos a temperatura de uma pessoa, devemos manter o termômetro em contato com ela durante um certo tempo. Por quê?
Solução:
É necessário manter o termômetro em contato com o corpo para que o mer- cúrio entre em equilíbrio térmico com a temperatura do corpo da pessoa. Se colocarmos um objeto quente próximo a um frio, logo os dois estarão na mesma temperatura, ou seja, o calor é transferido do objeto com tempera-
Fonte: www.brasilescola.com
06. Com o objetivo de recalibrar um velho termômetro com a escala, total- mente, apagada, um estudante o coloca em equilíbrio térmico, primeiro, com gelo fundente e, depois, com água em ebulição sob pressão atmosféri- ca normal. Em cada caso, ele anota a altura atingida pela coluna de mercú- rio: 10 cm e 30 cm, respectivamente, medida sempre a partir do centro do bulbo. A seguir, espera que o termômetro entre em equilíbrio térmico com o laboratório e verifi ca que, nessa situação, a altura da coluna de mercúrio é de 18 cm. Qual a temperatura do laboratório na escala Celsius desse ter- mômetro?
Solução:
Observe que os pontos fi xos dessa escala do termômetro velho são respec- tivamente 10 e 30.
De acordo com o enunciado da questão, temos que a altura da coluna de mercúrio é 18 (V = 18). Agora é fazer a relação entre essas duas escalas.
Substituindo V por 18 temos:
Fazendo o produto dos meios pelos extremos, obtemos: 20 C = 800 C = C = 40º C
07. Um pesquisador dispõe de um termômetro C, de alta precisão, calibra- do na escala Celsius e um termômetro F, defeituoso, calibrado na escala Fahrenheit. Para o ponto de gelo, o termômetro F assinala 30°F e, quando o termômetro C indica 40°C, o F indica 106°F. Determine o ponto de vapor no termômetro F.
Solução:
Observe na fi gura abaixo, o termômetro defeituoso marca 30 º no 1º pon- to fi xo o correto seria 32, observe também que quando o termômetro na escala Celsius marca 40º o defeituoso marca 106º. Usando a relação entre essas duas escalas, vamos determinar o valor de F, ou seja, o ponto vapor do termômetro F.
40F – 1200 = 7600
40 F = 7600 + 1200 40F = 8800 F = F = 220º
Resumo
Termologia é a parte da física que estuda o calor e suas manifestações. Em
nossa vida diária, encontramo-nos diante de situações relacionadas com o calor e suas manifestações, sendo através delas manifestações é que pode- mos estudar os conceitos elementares de termologia.
Termometria
É a parte da termologia que tem por objetivo o estudo e a medição da tem- peratura.
Temperatura
Temperatura é uma grandeza física que permite avaliar o grau de agitação das moléculas de um corpo.
Graduação de um termômetro
Na graduação de um termômetro os pontos fi xos são essenciais:
1º ponto fi xo: corresponde ao ponto de fusão do gelo.
2º ponto fi xo: corresponde à temperatura do vapor da água em ebulição. Escalas termométricas
Após a calibração do termômetro, é necessário agora convencionar para os pontos fi xos valores arbitrários, que corresponderão às suas temperaturas.
Na Escala Celsius
Na Escala Fahrenheit
Relação entre as escalas
Já estamos familiarizados com os pontos fi xo das três escalas mais usadas então podemos relacioná-las da seguinte forma:
Referências
HALLIDAY, D. e RESNICK, R. - Fundamentos de Física. Vol.2; 7ª edição, Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científi cos Editora, 2006.
TIPLER, P. A. Física 2. Rio de Janeiro: Livro Técnico Científi co, 2000.
FUKE, CARLOS, KAZUHITO – Os Alicerces da Física, vol.2; São Paulo: Editora Saraiva, 2000.
HEWITT P.G. – Física Conceitual, 9ª edição. Porto Alegre: Bookman Editora, 2002. UGO AMALDI – Imagem da Física, Editora Scipione SP, 1997.
MÁXIMO A. e ALVARENGA B. – Curso de Física, vol. 2. São Paulo: Editora Scipione, 2003. SAMPAIO, J. L. e CALÇADA, C. S. - Universo da Física, vol. 2, 2ª Edição. São Paulo: Atual Editora, 2006.
BONJORNO J. R. & CLINTON M. R. – Física História e Cotidiano, volume único, 2ª edição, São Paulo: Editora FTD, 2005.
ROCHA, J. F. M et all – Origem e evolução das ideias da Física, Salvador: Editora EDUFBA, 2002.
GASPAR, A. – Física, Volume Único, São Paulo: Editora Ática, 2003.
RAMALHO F. J.; NICOLAU F. F.; TOLEDO P. A. S., Os Fundamentos da Física, Vol. 2. 7ª edição. Editora Moderna,
Sites para consultas
http://www.youtube.com/watch?v=kepaqcvf8uU http://www.youtube.com/watch?v=_tdNkAqo-8s http://www.youtube.com/watch?v=z6i7XzNW4Gs http://www.if.ufrj.br/teaching/fi s2/temperatura/temperatura.html http://www.sofi sica.com.br/conteudos/Termologia/Termometria/escalas.php http://wwwusers.rdc.puc-rio.br/wbraga/intro.html http://www.impac.com.br/pirometro_optico_Lutron_TM939.php http://www.geocities.yahoo.com.br/saladefi sica http://www.feiradeciencias.com.br http://www.fi sica.com.br http://www.fi sica.ufc.br http://www.fi s.unb.br http://www.ifqsc.sc.usp.br http://www.if.ufrj.br http://www.ift.unesp.brObjetivos
• Identifi car a relação entre a variação de temperatura, a dilatação e a contração térmica;
• Identifi car e aplicar as equações fundamentais; • Determinar os coefi cientes de dilatação térmica; • Estabelecer relações entre os coefi cientes de dilatação.
Assunto
– Dilatação Térmica
Introdução
Os objetos que nos cercam, assim como nós mesmos, somos formados por pequenas partículas conhecidas como moléculas. Esses objetos, quando se encontram no estado sólido, terão as suas moléculas, fortemente, ligadas uma nas outras e por isso a sua movimentação se restringe a pequenas os- cilações.
Assim, o grau dessas oscilações determina uma grandeza física muito co- nhecida por nós, a temperatura. Em outras palavras, quanto mais agitadas estiverem as moléculas, maior será a temperatura. Quanto menor o estado de agitação molecular, menor a temperatura.
Desse fenômeno, extrai-se uma consequência fundamental para o que se estudará nesta aula. Quanto mais agitadas estiverem as moléculas de um determinado objeto, mais afastadas estarão entre si. O resultado disso é um aumento no tamanho do objeto, ou seja, quando aquecido, ele sofre uma dilatação. Por outro lado a diminuição de temperatura provoca, por con- sequência, a diminuição nas dimensões do corpo, chamada de contração
térmica.
Esses acontecimentos fazem com que ocorra um aumento ou uma diminui- ção nas dimensões do corpo, fenômeno esse denominado de dilatação tér-
mica, que pode ocorrer de três formas: Linear, Superfi cial e Volumétrica.