Temperatura; Termômetros
Temperatura é uma quantidade macroscópica relacionada à nossa sensação de quente e frio. É medida por um termômetro, aparelho que contém uma substância com alguma propriedade mensurável, tal como comprimento ou pressão, que varia de maneira regular quando a substância fica mais fria ou mais quente.
Zero absoluto:
Tomamos como sendo o zero da escala Kelvin ( 0k ).
“O Zero absoluto tem um comportamento similar à velocidade da luz, no sentido em que ambos são valores limites dos quais os corpos materiais podem se aproximar indefinidamente, mas nunca atingir.”
A lei zero da Termodinâmica:
Quando um termômetro e algum outro objeto são colocados em contato acabam por ficar em equilíbrio térmico. A leitura do termômetro é então considerada a temperatura do objeto. A Temperatura assim medida constitui um conceito coerente e útil, de acordo com a lei zero da termodinâmica: se dois corpos, A e B, estão em equilíbrio com um terceiro corpo C (o termômetro), então A e B estão em equilíbrio térmico entre si.
Em uma linguagem menos formal, a mensagem da lei zero é: “Todo corpo tem uma propriedade chamada temperatura. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, suas temperaturas são iguais.”
O ponto Triplo da Água
Para construir uma escala de temperatura precisamos selecionar um ponto fixo padrão. Para tal utilizamos o ponto triplo da água.
Água no estado líquido, gelo e vapor d’água podem coexistir para somente um conjunto de valores da pressão e da temperatura. Um acordo internacional (em 1967) estabeleceu a temperatura do ponto triplo da água como sendo 273,16 K este valor foi tomado como ponto fixo padrão para a calibração de termômetros. Assim T3= 273,16K, onde o subscrito 3 é para lembrar que a temperatura se refere ai ponto triplo.
O Termômetro de Gás a Volume Constante
Para construir um termômetro padrão, usado para calibrar todos os outros termômetros, utiliza-se a pressão exercida por um gás confinado num volume constante.
A temperatura é medida no sistema SI, utilizando a escala Kelvin, construída definindo-se primeiro o valor da temperatura em que as três fases da água podem coexistir em equilíbrio (o ponto triplo). Atribuímos a esta temperatura o valor 273,16 K. As outras são definidas por um termômetro de gás a volume constante,em que a temperatura é proporcional à pressão de uma certa quantidade de gás a volume a constante. Como gases diferentes fornecem resultados concordantes, somente para densidades muito baixas a temperatura de gás ideal, medida com um termômetro de gás, é definida como
T= (273,16 K) (lim m→0 (p/p3))
Aqui, T é a temperatura em graus Kelvin, e p3 e p são as pressões do gás na temperatura de ponto triplo e na que queremos medir, respectivamente. A massa de gás no termômetro é m.
Escala Internacional de Temperatura
Vários “pontos fixos” da escala Kelvin têm sido usados para definir a Escala Internacional de Temperatura;
Escalas Celsius e Fahrenheit
Além da escala Kelvin, são de uso comum duas outras escalas de temperatura: a escala Celsius, definida por
Tc= T – 273,15º,
E a escala Fahrenheit, definida por
Tf= 1,8 Tc + 32º
Expansão Térmica
Todos os corpos alteram suas dimensões quando a temperatura varia. A mudança ΔL, em qualquer dimensão linear do corpo é dada por
ΔL= LαΔT,
Onde α é o coeficiente de dilatação linear. A variação de volume ΔV para um sólido ou um líquido é
ΔV=VβΔT
Aqui β = 3α é o coeficiente de dilatação volumétrica do material.
Fonte: Livro Halliday e Resnick 4ª Edição
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