Vestibular
O Calor é a energia transferida de um corpo para o outro quando existe diferença de temperatura. Já temperatura é a medida de agitação das moléculas. Por exemplo: ao colocarmos gelo no suco, as moléculas do suco estão mais agitadas do que as do gelo. Por isso dizemos que a temperatura do suco é maior que a do gelo ou que o suco é mais quente que o gelo. Quando colocamos eles em contato ocorre transferência de energia. Consequentemente, o gelo esquenta e o suco esfria.
Quando dois ou mais corpos atingem a mesma temperatura dizemos que eles estão em equilíbrio térmico. Podemos então comparar estes objetos para fazer medidas. É assim que funciona o termômetro. O líquido dentro dele (geralmente mercúrio) entra em equilíbrio térmico com o que queremos medir e se dilata. Mas, quais serão as unidades de medida?
A água é o elemento mais importante para a vida na terra. A escala Celsius possui o ponto zero na temperatura que a água congela e 100 na temperatura que a água ferve. As medidas então são feitas em graus Celsius (°C).
Daniel Gabriel Fahrenheit escolheu como ponto zero, a temperatura de congelamento de uma mistura de água e sal e o ponto máximo (96) a temperatura de um homem sadio. Desta forma o congelamento da água pura ocorre em 32° Fahrenheit (F) e a ebulição em 212°F.
William Tomson (conhecido como Lord Kelvin) estudando o comportamento do gases, descobriu a menor temperatura que um corpo poderia atingir, que seria equivalente a -273°C. A partir daí determinou o ponto zero de sua escala. Criou assim o que chamamos de escala absoluta, pois utiliza um fenômeno universal como referência. Nela a água congela em 273 Kelvin (K) e ferve a 373 K - repare que não utilizamos graus, pois esta é a escala absoluta e não uma comparação entre fenômenos como as outras escalas.
A diferença entre as escalas Celsius (C) e Kelvin (K) é simplesmente o ponto 0. Assim para fazermos a conversão basta somar 273:
Observando a figura vemos que a diferença entre os pontos de fusão e de ebulição da água representam a mesma variação de temperatura. Logo:
Kelvin para Fahrenheit, Fahrenheit para Kelvin
Para converter da escala Kelvin para Fahrenheit, podemos converter de Celsius para Kelvin e então para Farenheit ou usar a fórmula
Para convertermos valores de tempreraturas de uma escala para outra, basta colocarmos na fórmula o valor conhecido e calcularmos a incógnita sabendo que:
a) 239,15 b) 307,15 c) 273,15 d) 1,91 e) ? 307,15
2) (ITA-SP) Para medir a febre de pacientes, um estudante de medicina criou sua própria escala linear de temperaturas. Nessa nova escala, os valores de O (zero) e 10 (dez) correspondem, respectivamente, a 37°C e 40°C. A temperatura de mesmo valor numérico em ambas as escalas é aproximadamente:
a) 0 ºC é igual a 273,15 K.
6) Existe uma temperatura que tem o mesmo valor na escala Celsius e na escala Fahrenheit. Qual é essa temperatura?
7) (FAFIPAR) Existem duas escalas termométricas que só admitem temperaturas positivas. São elas:
a) Celsius e Fahrenheit.
b) Fahrenheit e Kelvin.
c) Kelvin e Rankine.
d) Rankine e Reaumur.
e) Reaumur e Celsius.
8) Qual o valor de 50 graus Fahrenheit em Kelvin?
Quando as duas escalas fornecem a mesma leitura, a temperatura correspondente na escala Kelvin é
(A) 283
(B)) 233
(C) 193
(D) 173
(E) 113
Resolução
(Tc - 0)/(100 - 0) = (TA + 20)/(30 + 20)
Tc/100 = (TA + 20)/50
Tc = 100.(TA + 20)/50
Tc = 2.(TA + 20)
Tc = 2.(Tc + 20)
Tc = 2.Tc + 40
Tc - 2.Tc = 40
Tc = - 40
Tk = Tc + 273
Tk = -40 + 273 = 233 K
10) (ITA) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60ºC. Qual o valor desta diferença na escala Fahrenheit?
a) 33ºF
b) 60ºF
c) 92ºF
d) 108ºF
e) 140ºF
Resolução
?TC = TC - TC' = TC - 0 = TC = 60°C
?TF = TF - TF' = TF - 32
TC = 5/9 (TF - 32)
TC = 5/9 (?TF)
?TF = 9/5 TC
?TF = 9/5 . 60 = 9 . 12
?TF = 108 F
11) (MACKENZIE) Ao nível do mar, mediante os termômetros, um graduado da escala Celsius e outro na escala Fahrenheit, determinamos a temperatura de certa massa de água líquida. A diferença entre as leituras dos dois termômetros é 100. A temperatura dessa massa de água na escala Kelvin é:
a) 85K
b) 108K
c) 273K
d) 358K
e) 438K
Resolução
TF - TC = 100
TF = TC + 100
TC = 5/9 (TF - 32)
TC = 5/9 (TC + 100 - 32)
TC = 5/9 (TC + 68)
TC = 5/9 TC + 5/9 . 68
TC - 5/9 TC = 5/9 . 68
4/9 TC = 5/9 . 68
4 TC = 5 . 68
TC = 5 . 68/4 = 5 . 17
TC = 85°C
TK = TC + 273
TK = 85 + 273
TK = 358 K
(B) 359
(C) 363
(D) 383
(E) 395
Solução:
TC = 5/9.(TF - 32) = 5/9.(122 - 32) = 5/9.(90) = 50°C
TK = TC + 273 = 50 + 273 = 323
- Exercícios De Termologia
1. Em uma escala termométrica arbitrária A, atribui-se 0°A temperatura de fusão do gelo e 120°A à temperatura de ebulição da água. Quando a temperatura for de 20°C, na escala A, ler-se-à: a) 10°A b) 20°A c) 24°A d) 48°A e) 60°A 2....
- Exercícios Resolvidos Termodinâmica
Energia Interna:1. Qual a energia interna de 1,5 mols de um gás perfeito na temperatura de 20°C? Conisdere R=8,31 J/mol.K.Primeiramente deve-se converter a temperatura da escala Celsius para Kelvin: A partir daí basta aplicar os dados na equação...
- Exercícios Resolvidos Termologia
1. (UESC-BA) Na embalagem de um produto existe a seguinte recomendação: "Manter a -4° C". Num país em que se usa a escala Fahrenheit, a temperatura correspondente à recomendada é: a) -39,2°F b) -24,8°F c) 24,8°F d) 39,2°F e) 40,2°F ...
- Biografia E Realizações De Daniel Gabriel Fahrenheit
Gabriel Daniel Fahrenheit foi físico e inventor alemão. Nasceu a 24 de maio de 1686, na cidade de Danzig, atualmente Gdansk, Polónia. Foi Filho do mercador Daniel Fahrenheit e de Concórdia Fahrenheit, foi o mais novo dos cinco filhos do casal....
- Lei De Fourier - Questões De Vestibulares E Resumo
Lei de Fourier Ao estudarmos a transmissão de calor por condução vimos que esse processo de transferência de calor ocorre através de todo o material através da troca de energia entre partículas próximas, ou seja, entre partículas adjacentes....
Vestibular
Questões de vestibulares resolvidas - Escalas Celsius Fahrenheit e Kelvin
Calor e Temperatura
O Calor é a energia transferida de um corpo para o outro quando existe diferença de temperatura. Já temperatura é a medida de agitação das moléculas. Por exemplo: ao colocarmos gelo no suco, as moléculas do suco estão mais agitadas do que as do gelo. Por isso dizemos que a temperatura do suco é maior que a do gelo ou que o suco é mais quente que o gelo. Quando colocamos eles em contato ocorre transferência de energia. Consequentemente, o gelo esquenta e o suco esfria.
Como medir a temperatura
Quando dois ou mais corpos atingem a mesma temperatura dizemos que eles estão em equilíbrio térmico. Podemos então comparar estes objetos para fazer medidas. É assim que funciona o termômetro. O líquido dentro dele (geralmente mercúrio) entra em equilíbrio térmico com o que queremos medir e se dilata. Mas, quais serão as unidades de medida?
A Escala Celsius
A água é o elemento mais importante para a vida na terra. A escala Celsius possui o ponto zero na temperatura que a água congela e 100 na temperatura que a água ferve. As medidas então são feitas em graus Celsius (°C).
A Escala Fahrenheit
Daniel Gabriel Fahrenheit escolheu como ponto zero, a temperatura de congelamento de uma mistura de água e sal e o ponto máximo (96) a temperatura de um homem sadio. Desta forma o congelamento da água pura ocorre em 32° Fahrenheit (F) e a ebulição em 212°F.
A Escala Kelvin
William Tomson (conhecido como Lord Kelvin) estudando o comportamento do gases, descobriu a menor temperatura que um corpo poderia atingir, que seria equivalente a -273°C. A partir daí determinou o ponto zero de sua escala. Criou assim o que chamamos de escala absoluta, pois utiliza um fenômeno universal como referência. Nela a água congela em 273 Kelvin (K) e ferve a 373 K - repare que não utilizamos graus, pois esta é a escala absoluta e não uma comparação entre fenômenos como as outras escalas.
Escalas termométricas: Kelvin, Fahrenheit e Celsius. Ilustração: Designua / Shutterstock.com
Conversão de Escalas
Celsius para Kelvin, Kelvin para Celsius
A diferença entre as escalas Celsius (C) e Kelvin (K) é simplesmente o ponto 0. Assim para fazermos a conversão basta somar 273:
K = C + 273
Ex: Converta 37°C para a escala Kelvin.
K = C + 273
C = 37°C
K = 37 + 273
K = 310K
C = 37°C
K = 37 + 273
K = 310K
Celsius para Fahrenheit, Fahrenheit para Celsius
Observando a figura vemos que a diferença entre os pontos de fusão e de ebulição da água representam a mesma variação de temperatura. Logo:
(C- 0) / (100 - 0) = (F - 32) / (212 - 32)
(C / 100) = (F - 32)/180
Simplificando, temos:
C / 5 = (F - 32) / 9
Ex: Converta 37°C para a escala Farenheit.
C/ 5 = (F - 32) / 9
C = 37°C
37 / 5= (F - 32) / 9
7,4 = (F - 32) / 9
9 . 7,4 = F - 32
F - 32 = 66,6
F = 66,6 + 32
F = 98,6°F
C = 37°C
37 / 5= (F - 32) / 9
7,4 = (F - 32) / 9
9 . 7,4 = F - 32
F - 32 = 66,6
F = 66,6 + 32
F = 98,6°F
Kelvin para Fahrenheit, Fahrenheit para Kelvin
Para converter da escala Kelvin para Fahrenheit, podemos converter de Celsius para Kelvin e então para Farenheit ou usar a fórmula
C / 5 = (F - 32) / 9
C = K - 273
(K - 273) / 5 = (F - 32) / 9
C = K - 273
(K - 273) / 5 = (F - 32) / 9
Conclusão
Para convertermos valores de tempreraturas de uma escala para outra, basta colocarmos na fórmula o valor conhecido e calcularmos a incógnita sabendo que:
C = Temperatura em Graus Celsius (°C)
F = Temperatura em Graus Fahrenheit (°F)
K = Temperatura em Kelvin (K)
F = Temperatura em Graus Fahrenheit (°F)
K = Temperatura em Kelvin (K)
Questões resolvidas escalas Celsius Fahrenheit e Kelvin
1) A preocupação com o efeito estufa tem sido cada vez mais notada. Em alguns dias do verão de 2009, a temperatura na cidade de São Paulo chegou a atingir 34 ºC. O valor dessa temperatura em escala Kelvin é:
a) 239,15 b) 307,15 c) 273,15 d) 1,91 e) ? 307,15
Solução:
TK = TºC + 273,15
TK = 34 ºC + 273,15
TK = 307,15 k
TK = 34 ºC + 273,15
TK = 307,15 k
Alternativa?b?
a) 52,9 ºC
b) 28,5 ºC
c) 74,3 ºC
d) - 8,5 ºC
e) - 28,5 ºC
Solução:
Comparando as escalas, temos:
?C - 37 = ?X ? 0
40 -37 10 ? 0
40 -37 10 ? 0
?C - 37 = ?X
3 10
3 10
Se ? é a temperatura de mesmo valor numérico em ambas as escalas, então podemos dizer que ?X ? ?c = ?. Logo, temos:
?- 37 = ?_
3 10
3 10
10? ? 370 = 38
7? = 370
? ? 52,9 ºC = 52,9 X
Alternativa ?a?
3) Lorde Kelvin verificou experimentalmente que, quando um gás é resfriado de 0 ºC para -1 ºC, por exemplo, ele perde uma fração de sua pressão igual a 1/273,15. Raciocinou então que na temperatura de -273,15 ºC a pressão do gás se tornaria nula, ou seja, a energia cinética das partículas do gás seria igual a zero. Kelvin denominou a temperatura de -273,15 ºC de zero absoluto.
Identifique a alternativa em que a conversão de unidades é incorreta:
a) 0 ºC é igual a 273,15 K.
b) -100 ºC é igual a 173,15 K.
c) 26,85 K é igual a 300 ºC.
d) 500 k é igual a 226,85 ºC.
e) 300 k é igual a 26,85 ºC.
Solução:
Na realidade, 26,85 K é igual a - 246,30 ºC e não 300 ºC. Veja:
TK = TºC + 273,15
26,85 = TºC+ 273,15
TºC= 26,85 ? 273,15
TºC=- 246,30
26,85 = TºC+ 273,15
TºC= 26,85 ? 273,15
TºC=- 246,30
Alternativa?c?
4) (ITA) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60ºC. Qual o valor dessa diferença na escala Fahrenheit?
a) 33ºF b) 60ºF c) 92ºF d) 108ºF e) 140ºF
Solução:
Para fazer a conversão da escala Celsius para a escala Fahrenheit, usa-se a seguinte fórmula:
C = F
5 9
5 9
Substituindo 60°C da equação acima, temos
60 = F
5 9
5 9
12 = F
9
9
F = 12.9
F = 108 ºF
Alternativa d.
5) (Unesp 2003) Uma panela com água é aquecida de 25°C para 80°C. A variação de temperatura sofrida pela panela com água, nas escalas Kelvin e Fahrenheit, foi de:
a) 32 K e 105°F.
b) 55 K e 99°F.
c) 57 K e 105°F.
d) 99 K e 105°F.
e) 105 K e 32°F.
Solução:
Primeiro precisamos saber qual foi a variação na escala Celsius. Esse valor é obtido através da diferença entre o valor final e o valor inicial:
?C = C2 - C1
?C = 80-25
?C = 55 °C
?C = 80-25
?C = 55 °C
Quando a temperatura varia 1° na escala Celsius, ela sofre a mesma variação na escala Kelvin. Portanto, se a variação foi de 55° na escala Celsius, também foi de 55 em na escala Kelvin.
Na escala Fahrenheit, essa mesma variação é dada por:
Na escala Fahrenheit, essa mesma variação é dada por:
C = F
5 9
5 9
Substituindo C por 55, temos:
55 = F
5 9
11 = F
9
F = 9.11
5 9
11 = F
9
F = 9.11
F = 99 °F
De acordo com os resultados obtidos, a alternativa correta é a letra b.
6) Existe uma temperatura que tem o mesmo valor na escala Celsius e na escala Fahrenheit. Qual é essa temperatura?
Solução:
C = F - 32
5 9
5 9
Se F = C, podemos reescrever a equação
C = C - 32
5 9
9C = 5(C-32)
9C = 5C - 160
9C - 5C = -160
4C = -160
C = -160
4
C = - 40º
5 9
9C = 5(C-32)
9C = 5C - 160
9C - 5C = -160
4C = -160
C = -160
4
C = - 40º
A temperatura que coincide nas escalas Celsius e Fahrenheit é - 40°.
a) Celsius e Fahrenheit.
b) Fahrenheit e Kelvin.
c) Kelvin e Rankine.
d) Rankine e Reaumur.
e) Reaumur e Celsius.
8) Qual o valor de 50 graus Fahrenheit em Kelvin?
Solução: Substituímos o valor de °F na fórmula:
K = (°F + 459,67) / 1,8
K = (50 + 459,67) / 1,8
K = (50 + 459,67) / 1,8
K = 509,67 / 1,8
K = 283,15
K = (50 + 459,67) / 1,8
K = (50 + 459,67) / 1,8
K = 509,67 / 1,8
K = 283,15
Ou seja, 50 graus Fahrenheit equivalem a 283,15 graus Kelvin.
9) (FCC 2003) Uma escala termométrica A relaciona-se com a escala Celsius de acordo com a representação gráfica abaixo.
Quando as duas escalas fornecem a mesma leitura, a temperatura correspondente na escala Kelvin é
(A) 283
(B)) 233
(C) 193
(D) 173
(E) 113
Resolução
(Tc - 0)/(100 - 0) = (TA + 20)/(30 + 20)
Tc/100 = (TA + 20)/50
Tc = 100.(TA + 20)/50
Tc = 2.(TA + 20)
Tc = 2.(Tc + 20)
Tc = 2.Tc + 40
Tc - 2.Tc = 40
Tc = - 40
Tk = Tc + 273
Tk = -40 + 273 = 233 K
10) (ITA) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60ºC. Qual o valor desta diferença na escala Fahrenheit?
a) 33ºF
b) 60ºF
c) 92ºF
d) 108ºF
e) 140ºF
Resolução
?TC = TC - TC' = TC - 0 = TC = 60°C
?TF = TF - TF' = TF - 32
TC = 5/9 (TF - 32)
TC = 5/9 (?TF)
?TF = 9/5 TC
?TF = 9/5 . 60 = 9 . 12
?TF = 108 F
11) (MACKENZIE) Ao nível do mar, mediante os termômetros, um graduado da escala Celsius e outro na escala Fahrenheit, determinamos a temperatura de certa massa de água líquida. A diferença entre as leituras dos dois termômetros é 100. A temperatura dessa massa de água na escala Kelvin é:
a) 85K
b) 108K
c) 273K
d) 358K
e) 438K
Resolução
TF - TC = 100
TF = TC + 100
TC = 5/9 (TF - 32)
TC = 5/9 (TC + 100 - 32)
TC = 5/9 (TC + 68)
TC = 5/9 TC + 5/9 . 68
TC - 5/9 TC = 5/9 . 68
4/9 TC = 5/9 . 68
4 TC = 5 . 68
TC = 5 . 68/4 = 5 . 17
TC = 85°C
TK = TC + 273
TK = 85 + 273
TK = 358 K
12) (FCC 2005) Ao medir a temperatura de um líquido com um termômetro graduado na escala Fahrenheit obteve-se 122° F. Na escala absoluta (Kelvin) essa temperatura é medida pelo número
(A)) 323(B) 359
(C) 363
(D) 383
(E) 395
Solução:
TC = 5/9.(TF - 32) = 5/9.(122 - 32) = 5/9.(90) = 50°C
TK = TC + 273 = 50 + 273 = 323
13) Durante uma temporada de férias na casa de praia, em certa noite, o filho caçula começa a apresentar um quadro febril preocupante. A mãe, para saber, com exatidão, a temperatura dele, usa um velho termômetro de mercúrio, que não mais apresenta com nitidez os números referentes à escala de temperatura em graus Celsius. Para resolver esse problema e aferir com precisão a temperatura do filho, a mãe decide graduar novamente a escala do termômetro usando como pontos fixos as temperaturas do gelo e do vapor da água. Os valores que ela obtém são: 5 cm para o gelo e 25 cm para o vapor. Com essas aferições em mãos, a mãe coloca o termômetro no filho e observa que a coluna de mercúrio para de crescer quando atinge a marca de 13 cm. Com base nesse dado, a mãe conclui que a temperatura do filho é de:
a) 40,0 ºC b) 39,5 ºC c) 39,0 ºC d) 38,5 ºC e) 38,0 ºC
Solução:
T - 0 / 100 - 0 = 13 - 5 / 25 - 5 Þ T/100 = 8 / 20 Þ T = 40 ºC.
- Exercícios De Termologia
1. Em uma escala termométrica arbitrária A, atribui-se 0°A temperatura de fusão do gelo e 120°A à temperatura de ebulição da água. Quando a temperatura for de 20°C, na escala A, ler-se-à: a) 10°A b) 20°A c) 24°A d) 48°A e) 60°A 2....
- Exercícios Resolvidos Termodinâmica
Energia Interna:1. Qual a energia interna de 1,5 mols de um gás perfeito na temperatura de 20°C? Conisdere R=8,31 J/mol.K.Primeiramente deve-se converter a temperatura da escala Celsius para Kelvin: A partir daí basta aplicar os dados na equação...
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1. (UESC-BA) Na embalagem de um produto existe a seguinte recomendação: "Manter a -4° C". Num país em que se usa a escala Fahrenheit, a temperatura correspondente à recomendada é: a) -39,2°F b) -24,8°F c) 24,8°F d) 39,2°F e) 40,2°F ...
- Biografia E Realizações De Daniel Gabriel Fahrenheit
Gabriel Daniel Fahrenheit foi físico e inventor alemão. Nasceu a 24 de maio de 1686, na cidade de Danzig, atualmente Gdansk, Polónia. Foi Filho do mercador Daniel Fahrenheit e de Concórdia Fahrenheit, foi o mais novo dos cinco filhos do casal....
- Lei De Fourier - Questões De Vestibulares E Resumo
Lei de Fourier Ao estudarmos a transmissão de calor por condução vimos que esse processo de transferência de calor ocorre através de todo o material através da troca de energia entre partículas próximas, ou seja, entre partículas adjacentes....