2º Ano | Aula 01: Termometria (Escalas Termométricas)
Diferenciamos a Indicação ($\theta$), que é o valor pontual lido no termômetro, da Variação ($\Delta \theta$), que representa o intervalo de mudança térmica.
Indicação: $\frac{\theta_C}{5} = \frac{\theta_F - 32}{9} = \frac{\theta_K - 273}{5}$
Variação: $\frac{\Delta \theta_C}{5} = \frac{\Delta \theta_F}{9} = \frac{\Delta \theta_K}{5}$
A indicação refere-se ao estado térmico atual. Para converter um valor pontual entre escalas, comparamos a posição do mercúrio em relação aos pontos fixos (gelo e vapor).
Atenção: Na escala Kelvin, nunca usamos o símbolo de grau (°), pois ela parte do zero absoluto.
Quando dizemos que a temperatura variou, estamos falando do tamanho dos "degraus" da escala. Como a escala Celsius e Kelvin possuem 100 divisões entre o gelo e o vapor, seus degraus são iguais.
Regra de Ouro: Uma variação de 1 °C é igual a uma variação de 1 K, mas equivale a uma variação de 1,8 °F.
O 0 K representa a imobilidade molecular teórica. Em Celsius, esse valor corresponde a -273,15 °C. Não existem temperaturas negativas na escala Kelvin.
Um médico precisa saber a indicação exata (ex: 39 °C) para diagnosticar febre. A variação (ex: baixou 2 °C) indica se o remédio funcionou.
Ao construir pontes, engenheiros calculam a variação térmica anual para deixar frestas de dilatação, evitando que a estrutura rache.
Enunciado: Um termômetro em Fahrenheit marca 50 °F. Qual a indicação em Celsius?
Resolução: $\frac{\theta_C}{5} = \frac{50 - 32}{9} \implies \frac{\theta_C}{5} = \frac{18}{9}$
$\frac{\theta_C}{5} = 2 \implies \theta_C = 10 °C$.
Enunciado: Durante o dia, a temperatura subiu 20 °C. Qual foi essa variação em Fahrenheit?
Resolução: Usamos a fórmula de variação: $\frac{\Delta \theta_C}{5} = \frac{\Delta \theta_F}{9}$
$\frac{20}{5} = \frac{\Delta \theta_F}{9} \implies 4 = \frac{\Delta \theta_F}{9} \implies \Delta \theta_F = 36 °F$.
Enunciado: O ponto de ebulição da água é 100 °C. Qual a indicação em Kelvin?
Resolução: $\theta_K = \theta_C + 273 \implies \theta_K = 100 + 273 = 373 K$.
Enunciado: Se um metal resfria 15 K, quanto ele resfriou em graus Celsius?
Resolução: Como os intervalos são iguais, $\Delta \theta_C = \Delta \theta_K$.
O resfriamento foi de 15 °C.
Enunciado: Converta -10 °C para Fahrenheit.
Resolução: $\frac{-10}{5} = \frac{\theta_F - 32}{9} \implies -2 = \frac{\theta_F - 32}{9}$
$-18 = \theta_F - 32 \implies \theta_F = 14 °F$.
Enunciado: Um forno americano está regulado para 392 °F. Qual essa temperatura em Celsius?
Enunciado: O deserto do Saara pode ter variações de 45 °C em um único dia. Qual essa variação em Fahrenheit?
Enunciado: Converta 300 K para Celsius.
Enunciado: Em qual temperatura a indicação em Fahrenheit é o dobro da indicação em Celsius?
Enunciado: Um aumento de 50 K equivale a qual aumento em Fahrenheit?
Um termômetro graduado em Celsius indica 30 °C. Se a temperatura subir 10 °C, os novos valores em Fahrenheit para indicação e variação serão, respectivamente:
A) 104 °F e 18 °F
B) 86 °F e 50 °F
C) 40 °F e 10 °F
D) 104 °F e 50 °F
E) 86 °F e 18 °F
A temperatura Kelvin de um corpo que está a 27 °C é:
A) 300 K
B) 273 K
C) 27 K
D) -246 K
E) 327 K
A diferença entre as indicações de dois termômetros, um em Celsius e outro em Fahrenheit, para um mesmo corpo, é de 40 unidades. Se o Celsius indica o valor menor, essa temperatura em Celsius é:
A) 10 °C
B) 20 °C
C) 25 °C
D) 30 °C
E) 35 °C
Em um laboratório de física, um pesquisador desenvolve uma nova escala termométrica, chamada de escala X. Nessa escala, o ponto de fusão do gelo (0°C) corresponde a 50 graus e o ponto de ebulição da água (100°C) corresponde a 120 graus. Com base nesses dados, é possível determinar a temperatura de 30°C na escala X, que será de:
A) 71 graus.
B) 83 graus.
C) 60 graus.
D) 95 graus.
Resolução: Alternativa A.
Utilizamos a relação de proporcionalidade entre a escala Celsius ($C$) e a escala X ($X$):
Um certo pesquisador constrói, na Baixada Santista, um termômetro de álcool e determina que sua escala será denominada “Z”. Para calibrá-lo, ele resolve adotar como parâmetros de referência a água e outro termômetro na escala Celsius. Assim, ele constrói um gráfico, como apresentado, relacionando as duas escalas. Dessa forma é correto afirmar que, em condições normais:
A) os valores atribuídos ao ponto de fusão do gelo nas duas escalas são iguais.
B) os valores atribuídos ao ponto de ebulição da água nas duas escalas são iguais.
C) a escala Z é uma escala centígrada.
D) o valor de 120 °Z equivale a 60 °C.
E) o valor de 60 °C equivale a 140 °Z.
Resolução: Alternativa E.
a. Os valores atribuídos ao ponto de fusão do gelo NÃO são iguais 0 é diferente de 50.
b. Os valores atribuídos ao ponto de ebulição da água NÃO são iguais 100 é diferente de 200.
c. A escala Z NÃO é uma escala centígrada, pois de gelo a vapor possuí 150°.
Utilizando a fórmula de conversão baseada nos pontos do gráfico:
