Equilíbrio Térmico: Imagine
dois sistemas A e B postos em presença, sendo
que o sistema A provoca no operador a sensação
de quente e o sistema B provoca a sensação de
frio. Para fixar a idéia, considere uma
variante do exemplo citado anteriormente, na
qual o sistema A seria um líquido morno, dentro
de um copo, e o sistema B seria um copo com água
e pedras de
gelo. A experiência mostra que, decorrido um
certo intervalo de tempo, os sistemas provocarão
no operador a mesma sensação.
Suponha que tenham sido
fixados as coordenadas macroscópicas desses
sistema no instante em que eles são postos em
presença. Verifica-se, enquanto os sistemas
provocam sensações distintas no operador, as
coordenadas macroscópicas estarão variando. A
variação cessa quando os sistemas provocam a
mesma sensação no operador.
Note, entretanto, que as
sensações são subjetivas, isto é, dependentes do
operador. Assim, elas são inaceitáveis para a
física, pois não se prestam a um critério de
medida, o que não acontece com as coordenadas
macroscópicas, pois existem critérios universais
para medi-las.
Rejeitando, pois, as
sensações, podemos enunciar a seguinte
definição:
"Dizemos que entre os
sistemas A e B postos em presença se estabelece
o equilíbrio térmico quando cessa a variação de
suas coordenadas macroscópicas."
A lei zero da Termodinâmica
pode ser enunciada simplesmente da seguinte
maneira: "Dois sistemas em equilíbrio térmico
com um terceiro estão em equilíbrio térmico
entre si."
O conceito de temperatura: A
temperatura é a propriedade que permite dizer se
dois ou mais sistema estão ou não em equilíbrio
térmico. Dois ou mais sistemas em equilíbrio
térmico apresenta mesma temperatura; sistemas
que não estão em equilíbrio térmico apresentam
temperaturas diferentes. Note que este conceito
é estritamente macroscópico.
Temperatura: A
temperatura está associada da energia cinética e
potencial, média dos átomos e das molécula em um
sistema.
Posteriormente você
aprenderá a conceituar a temperatura do ponto de
vista microscópico.
Escala de temperatura: Para
que a temperatura fique completamente definida é
necessário indicar como se associa um número a
temperatura de um sistema. Essa associação
resulta de um conjunto de regras e obedece
basicamente as seguintes condições:
a) as temperaturas de
sistema em equilíbrio térmico associa-se o mesmo
número;
b) as temperaturas de
sistemas que não se encontram em equilíbrio
térmico associam-se números diferentes.
Um conjunto de regras que
satisfaz as condições acima constitui uma escala
de temperaturas.
A fixação de uma escala de
temperatura começa com a escolha do termômetro,
isto é de um sistema dotado de uma propriedade
que varie regularmente com a temperatura. Tal
propriedade é chamada propriedade termométrica.
A cada valor da propriedade termométrica
corresponderá um único valor da temperatura,
isto é, a temperatura é uma função unívoca da
propriedade termométrica.
Simbolicamente escrevemos t
= f(X), sendo que t indica a temperatura e X o
valor da propriedade termométrica.
Escolhido o termômetro e,
conseqüentemente, a propriedade termométrica, o
passo seguinte consiste em explicitar a função t
= f(X), estabelecendo uma equação termométrica.
Antes de 1954, a equação
universalmente adotada era do tipo t = aX + b
na qual a e b são constantes. Mais adiante
mostraremos que, em 1954, foi adotada
oficialmente uma equação do tipo T = aX,
sugerida pelo químico Francis Giauque.
Por ora, voltaremos a falar
sobre a equação termométrica t = aX + b. Note
que esta escolha é inteiramente arbitrária, e
que em certos problemas poderão ser empregadas
equações mais complicadas.
Mas, afinal para que serve a
equação termométrica. É ela que nos
permite associar um número (a temperatura) a um
certo valor medido X, da propriedade
termométrica. Portanto, é a equação pela qual, a
um dado valor X, podemos associar o valor
correspondente de t. É claro que, para isto, é
necessário conhecermos o valor dos coeficientes
a e b. É isto que veremos a seguir.
Determinação das constantes
da equação termométrica: A determinação das
constantes a e b é feita a partir de dois
sistemas de fácil e fiel reprodução. Para as
escalas termométricas usadas antes de 1954, os
sistemas universalmente escolhidos eram os
seguintes:
a) sistema gelo - água sob
pressão normal (1 atm), cuja temperatura é aqui
denominada ponto de gelo.
b) sistema água - vapor d'água sob pressão normal (1 atm), cuja
temperatura é aqui denominada ponto de vapor.
Essas temperaturas são
também denominadas "pontos fixos fundamentais" e
o intervalo entre elas é denominado "intervalo
fundamental" da escala.
Uma vez determinadas as
constantes a e b elas são introduzidas na
equação termométrica, que passará a representar
a equação característica da escala considerada.
Para exemplificar faremos o estabelecimento da
chamada escala arbitrária.
Termoscópio: Primeiro
instrumento utilizado para verificar o estado
térmico de um corpo, criado por Galileu em 1602.
Termômetro: Instrumento
utilizado para medir a temperatura de um sistema
ou de um corpo.
Substância termométrica:
substância que pelo menos uma grandeza física
variando em função da temperatura.
Grandeza termométrica:
grandeza física que varia em função da
temperatura.
Ex; Termômetro de
laboratório na sua maioria de mercúrio.
Substância termométrica é o
mercúrio (único metal líquido nas CNTP).
Grandeza termométrica é o
volume que varia substancialmente com a
temperatura, variação essa representada pela
coluna formada em um tubo capilar.
Atividade prática
- Construindo um termômetro de líquido
(substância termométrica será a água).
Antes da atividade
faça anotações respondendo estes questiona-
mentos.
É possível?
Qual suas
limitações?
Seu material para
o experimento será um tubo capilar de vidro com
30 cm de comprimento, um tubo de ensaio, rolha
de silicone e água. Uma fonte de calor pode ser
uma lamparina a álcool e fósforos. (cuidado com
seu manuseio).
Procedimentos:
Preencha
completamente com água o tubo de ensaio, tampe-o
com a rolha, tome o cuidado de antes, colocar o
tubo de vidro na rolha conforme figura. (a rolha
já vem preparada com um furo central para
introduzir o tubo).
Obs.: Sugestão de
programa para o Arduíno onde ligamos 3 sensores
de temperatura LM35.
Termômetro com 3 LM 35 através do Arduíno uno R3
Código - plotter serial
//Sensor de temperatura usando o
LM35
const int LM35 = A0; // Define o
pino que lera a saída do LM35
float temperatura; // Variável
que armazenará a temperatura medida
const int LM352 = A1; // Define
o pino que lera a saída do LM35
float temperatura1; // Variável
que armazenará a temperatura medida
const int LM353 = A2; // Define
o pino que lera a saída do LM35
float temperatura2; // Variável
que armazenará a temperatura medida
//Função que será executada uma
vez quando ligar ou resetar o Arduino
void setup() {
Serial.begin(9600); // inicializa
a comunicação serial
}
//Função que será executada
continuamente
void loop() {
temperatura = (float(analogRead(LM35))*5/(1023))/0.01;
Serial.print ("Temperatura: ");
Com a necessidade de
quantificar a temperatura de um corpo ou sistema
foi necessário a associação de números as
variações da grandeza termométrica escolhida.
Surgiram várias escalas, entre as mais
conhecidas temos: Celsius, Fahrenheit e kelvin
entre outras.
Relação entre as escalas
Celsius, Fahrenheit e Kelvin.
C/5 = F-32/9 = K-273/5
CONTRIBUA COM CONTEÚDO ATRAVÉS DO FORMULÁRIO ABAIXO