À temperatura de 0°c o estado de agitação das moléculas é o mesmo que a 273k.

Uma escala termométrica é composta por valores estabelecidos de forma arbitrária a partir dos pontos de fusão e ebulição da água. A sua função é medir temperaturas, mostrando por meio de seus valores se um corpo está quente ou frio.

Construir uma escala termométrica é algo extremamente fácil, por isso, com o desenvolvimento dos estudos em Termologia, no século XVIII, existiam cerca de 40 escalas em uso. Hoje as escalas utilizadas são apenas três: Celsius, Fahrenheit e Kelvin.

Escala Celsius

A maioria dos países utiliza a escala Celsius como escala termométrica oficial. Ela foi criada no século XVIII pelo sueco Anders Celsius e possui cem intervalos. É por isso que ela é chamada de escala centígrada. Os valores adotados por Celsius para os pontos de fusão e ebulição são, respectivamente, 0 e 100.

Escala Fahrenheit

Criada em 1714 pelo alemão Daniel Fahrenheit, essa escala é a mais utilizada por países de língua inglesa. Fahrenheit criou o primeiro termômetro de mercúrio que funcionou de forma satisfatória e, após fazer medidas baseadas no ponto de fusão da água e na temperatura normal do corpo humano, os valores dos pontos de fusão e ebulição para a sua nova escala foram estabelecidos.

Note que essa escala não é centígrada, pois possui 180 intervalos (212 – 32 = 180).

Escala Kelvin

Conhecida como a escala absoluta por não possuir valores negativos, a escala Kelvin foi construída pelo irlandês William Thomson (conhecido como lorde Kelvin). Essa escala foi desenvolvida com base na mínima temperatura existente possível, o zero absoluto, que corresponde a aproximadamente – 273 °C. Para o zero absoluto, Kelvin atribuiu o valor zero (0K), de modo que o ponto de fusão da água ficou como 273 K e o ponto de ebulição ficou como 373K.

Por determinação do Sistema Internacional de Unidades, não se usa o símbolo de grau (°) para a escala Kelvin.

A escala Kelvin, por apresentar 100 intervalos entre os pontos de fusão e ebulição, também é uma escala centígrada.

Conversão entre as escalas termométricas

Como atualmente existem três escalas termométricas em uso, faz-se necessária uma equação de conversão entre elas para que seja possível passar quaisquer valores de temperaturas de uma escala à outra.

Veja a equação de transformação entre as escalas termométricas:

TC = Temperatura na escala Celsius;

TF = Temperatura na escala Fahrenheit;

TK = Temperatura na escala Kelvin.

EXEMPLO:

Converta 113°F para °C.

Quando um termômetro graduado na escala Fahrenheit marcar 113°F, um termômetro graduado em Celsius marcará 45°C. Essas duas temperaturas representam o mesmo estado de agitação molecular, só estão escritas em escalas termométricas diferentes.

Física Térmica

Termometria – Propagação do Calor

01-(ENEM-MEC)

O resultado da conversão direta de energia solar é uma das várias formas de energia alternativa de que se dispõe. O aquecimento solar é obtido por uma placa escura coberta por vidro, pela qual passa um tubo contendo água.  A água circula, conforme mostra o esquema abaixo.

               Fonte: Adaptado de PALZ, Wolfgang, “Energia solar e fontes alternativas”. Hemus, 1981.

São feitas as seguintes afirmações quanto aos materiais utilizados no aquecedor solar:

I. o reservatório de água quente deve ser metálico para conduzir melhor o calor.

II. a cobertura de vidro tem como função reter melhor o calor, de forma semelhante ao que ocorre em uma estufa.

III. a placa utilizada é escura para absorver melhor a energia radiante do Sol, aquecendo a água com maior eficiência.

Dentre as afirmações acima, pode-se dizer que, apenas está(ão) correta(s):

02-(ENEM-MEC)

A refrigeração e o congelamento de alimentos são responsáveis por uma parte significativa do

consumo de energia elétrica numa residência típica. Para diminuir as perdas térmicas de uma geladeira, podem ser tomados alguns cuidados operacionais:

I – Distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios entre eles, para  que ocorra a circulação do ar frio para baixo e do quente para cima.

II – Manter as paredes do congelador com camada bem espessa de gelo, para que o aumento da massa de gelo aumente a troca de calor no congelador.

III – Limpar o radiador (“grade” na parte de trás) periodicamente, para que a gordura e a poeira que nele se depositam não reduzam a transferência de calor o ambiente.

Para uma geladeira tradicional é correto indicar, apenas,

a) a operação I            

b) a operação II            

c) as operações I e II            

d) as operações I e III           

e) as operações II e III

03-(ENEM-MEC)

Júpiter, conhecido como o gigante gasoso, perdeu uma das suas listras mais proeminentes, deixando o seu hemisfério sul estranhamente vazio. Observe a região em que a faixa sumiu, destacada pela seta.

A aparência de Júpiter é tipicamente marcada por duas faixas escuras em sua atmosfera — uma no hemisfério norte e outra no hemisfério sul. Como o gás está constantemente em movimento, o desaparecimento da faixa no planeta relaciona-se ao movimento das diversas camadas de nuvens em sua atmosfera. A luz do Sol, refletida nessas nuvens, gera a imagem que é captada pelos telescópios, no espaço ou na Terra.

O desaparecimento da faixa sul pode ter sido determinado por uma alteração

a) na temperatura da superfície do planeta.                                         

b) no formato da camada gasosa do planeta.

c) no campo gravitacional gerado pelo planeta.                                   

d) na composição química das nuvens do planeta.

e) na densidade das nuvens que compõem o planeta.

04-(ENEM-MEC)

As cidades industrializadas produzem grandes proporções de gases como o CO2, o principal gás causador do efeito estufa. Isso ocorre por causa da quantidade de combustíveis fósseis queimados, principalmente no transporte, mas também em caldeiras industriais. Além disso, nessas cidades concentram-se as maiores áreas com solos asfaltados e concretados, o que aumenta a retenção de calor, formando o que se conhece por “ilhas de calor”. Tal fenômeno ocorre porque esses materiais absorvem o calor e o devolvem para o ar sob a forma de radiação térmica.

Em áreas urbanas, devido à atuação conjunta do efeito estufa e das “ilhas de calor”, espera-se que o consumo de energia elétrica

a) diminua devido à utilização de caldeiras por indústrias metalúrgicas.

b) aumente devido ao bloqueio da luz do sol pelos gases do efeito estufa.

c) diminua devido à não necessidade de aquecer a água utilizada em indústrias.

d) aumente devido à necessidade de maior refrigeração de indústrias e residências.

e) diminua devido à grande quantidade de radiação térmica reutilizada.

05-(ENEM-MEC)

Com o objetivo de se testar a eficiência de fornos de micro-ondas, planejou-se o aquecimento em 10°C de amostras de diferentes substâncias, cada uma com determinada massa, em cinco fornos de marcas distintas.

Nesse teste, cada forno operou à potência máxima. O forno mais eficiente foi aquele que

A) forneceu a maior quantidade de energia às amostras.

B) cedeu energia à amostra de maior massa em mais tempo.

C) forneceu a maior quantidade de energia em menos tempo.

D) cedeu energia à amostra de menor calor específico mais lentamente.

E) forneceu a menor quantidade de energia às amostras em menos tempo.

06-(ENEM-MEC)

No que tange à tecnologia de combustíveis alternativos, muitos especialistas em energia acreditam

que os álcoois vão crescer em importância em um futuro próximo. Realmente, alcoóis como metanol e etanol têm encontrado alguns nichos para uso doméstico como combustíveis há muitas décadas e, recentemente, vêm obtendo uma aceitação cada vez maior como aditivos, ou mesmo como substitutos para gasolina em veículos.

Algumas das propriedades físicas desses combustíveis são mostradas no quadro seguinte.

Considere que, em pequenos volumes, o custo de produção de ambos os alcoóis seja o mesmo. Dessa forma, do ponto de vista econômico, é mais vantajoso utilizar

a) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 22,7 kJ de energia por litro de combustível queimado.

b) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 29,7 kJ de energia por litro de combustível queimado.

c) metanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 17,9 MJ de energia por litro de combustível queimado.

d) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 23,5 MJ de energia por litro de combustível queimado.

e) etanol, pois sua combustão completa fornece aproximadamente 33,7 MJ de energia por litro de combustível queimado.

07-(ENEM-MEC)

A cor de uma estrela tem relação com a temperatura em sua superfície. Estrelas não muito quentes

(cerca de 3.000K) nos parecem avermelhadas. Já as estrelas amarelas como o Sol, possuem temperatura em torno dos 6.000K; as mais quentes são brancas ou azuis porque sua temperatura fica acima dos 10.000K.

A tabela apresenta uma classificação espectral e outros dados para as estrelas dessas classes.

a) 20 000 vezes a luminosidade do Sol         

b) 28 000 vezes a luminosidade do Sol         

c) 28 850 vezes a luminosidade do Sol

d) 30 000 vezes a luminosidade do Sol         

e) 50 000 vezes a luminosidade do Sol

08-(ENEM-MEC)

Um dos processos usados no tratamento do lixo é a incineração, que apresenta vantagens e desvantagens.

Em São Paulo, por exemplo, o lixo é queimado a altas  temperaturas e parte da energia liberada é transformada  em energia elétrica. No entanto, a incineração provoca a emissão de poluentes na atmosfera.

Uma forma de minimizar a desvantagem da incineração, destacada no texto, é

a) aumentar o volume do lixo incinerado para aumentar a produção de energia elétrica.

b) fomentar o uso de filtros nas chaminés dos incineradores para diminuir a poluição do ar.

c) aumentar o volume do lixo para baratear os custos operacionais relacionados ao processo.

d) fomentar a coleta seletiva de lixo nas cidades para  aumentar o volume de lixo incinerado.

e) diminuir a temperatura de incineração do lixo para produzir maior quantidade de energia elétrica.

Exercícios com características de ENEM

09-(UFPR-PR)

Analise as seguintes afirmações sobre conceitos de termologia:

I) Calor é uma forma de energia.

II) Calor é o mesmo que temperatura.

III) A grandeza que permite informar se dois corpos estão em equilíbrio térmico é a temperatura.

Está(ão) correta(s) apenas:

10-(FATEC-SP)

Lord Kelvin (título de nobreza dado ao célebre físico William Thompson, 1824-1907) estabeleceu uma

associação entre a energia de agitação das moléculas de um sistema e a sua temperatura.
Deduziu que a uma temperatura de -273,15 ºC, também chamada de zero absoluto, a agitação térmica das moléculas deveria cessar. Considere um recipiente com gás, fechado e de variação de volume

desprezível nas condições do problema e, por comodidade, que o zero absoluto corresponde a –273 ºC. É correto afirmar: a)  O estado de agitação é o mesmo para as temperaturas de 100 ºC  e 100 K. b)  À temperatura de 0 ºC o estado de agitação das moléculas é o mesmo que a 273 K.

c)  As moléculas estão mais agitadas a –173

11-(UNIFESP-SP)

O texto a seguir foi extraído de uma matéria sobre congelamento de cadáveres para sua preservação por muitos anos, publicada no jornal O Estado de S. Paulo de 21.07.2002.

Após a morte clínica, o corpo é resfriado com gelo. Uma injeção de anticoagulantes é aplicada e um fluido especial é bombeado para o coração, espalhando-se pelo corpo e empurrando para fora os fluidos naturais. O corpo é colocado numa câmara com gás nitrogênio, onde os fluidos endurecem em vez de congelar. Assim que atinge a temperatura de –321º, o corpo é levado para um tanque de nitrogênio líquido, onde fica de cabeça para baixo. Na matéria, não consta a unidade de temperatura usada. Considerando que o valor indicado de –321º esteja correto e que pertença a uma das escalas, Kelvin, Celsius ou Fahrenheit, pode-se concluir que foi usada a escala: a)   Kelvin, pois trata-se de um trabalho científico e esta é a unidade adotada pelo Sistema Internacional. b)   Fahrenheit, por ser um valor inferior ao zero absoluto e, portanto, só pode ser medido nessa escala. c)   Fahrenheit, pois as escalas Celsius e Kelvin não admitem esse valor numérico de temperatura. d)   Celsius, pois só ela tem valores numéricos negativos para a indicação de temperaturas.

e)   Celsius, por tratar-se de uma matéria publicada em língua portuguesa e essa ser a unidade adotada oficialmente no Brasil.

12-(UFPEL-RS)

É comum, no painel de informações das cabines dos aviões, estar registrada a temperatura externa de duas maneiras: em graus Celsius e em Fahrenheit.

Assinale a alternativa com o gráfico que representa corretamente as temperaturas registradas para o ar, no painel do avião, quando ele se desloca do solo ao topo das nuvens.

13-(UNESP-SP)

 Um estudante desenvolve um termômetro para ser utilizado especificamente em seus trabalhos de laboratório.

Sua ideia é medir a temperatura de um meio fazendo a leitura da resistência elétrica de um resistor, um fio de cobre, por exemplo, quando em equilíbrio térmico com esse meio. Assim, para calibrar esse termômetro na escala Celsius, ele toma como referências as temperaturas de fusão do gelo e de ebulição da água. Depois de várias medidas, ele obtém a curva apresentada na figura.

A correspondência entre a temperatura T, em °C, e a resistência elétrica R, em Ω, é dada pela equação

a) T = 100.(R – 16) / 6,6.         

b) T = 100.6,6 / (R – 16).         

c) T = (R – 6,6) / (6,6.100).         

d) T = 100.(R – 16) / 16.

e) T = 100.(R – 6,6) / 16.

14-(UFMS-MS)

Através de experimentos, biólogos observaram que a taxa de canto de grilos de uma determinada espécie estava relacionada com a temperatura ambiente de uma maneira que poderia ser considerada linear.

Experiências mostraram que, a uma temperatura de 21º C, os grilos cantavam, em média, 120 vezes por minuto; e, a uma temperatura de 26º C, os grilos cantavam, em média, 180 vezes por minuto. Conside T a temperatura em graus Celsius e n o número de vezes que os grilos cantavam por minuto.
Supondo que os grilos estivessem cantando, em média, 156 vezes por minuto, de acordo com o modelo sugerido nesta questão, estima-se que a temperatura deveria ser igual a:

abaixo). A barra de comprimento L1 possui condutividade térmica k1, e a barra de comprimento L2 possui condutividade térmica k2, sendo k1 > k2. As duas extremidades são mantidas a temperaturas fixas e diferentes, T1 e T2. Considere as três seções retas destacadas na figura. A seção reta 1 está na barra 1; a 2, na barra 2; a 3, na interface ou região de acoplamento das barras.

pode-se afirmar corretamente que

a) o fluxo de calor na seção reta 1 é maior que o fluxo de calor na seção reta 2. 

b) o fluxo de calor na seção reta 2 é maior que o fluxo de calor na seção reta 1. 

c) o fluxo de calor na interface é nulo. 

d) o fluxo de calor é o mesmo em qualquer uma das três seções retas.

16-(UFCG-PB)

O El Niño é um fenômeno ambiental da atmosfera do planeta de grandes proporções. As condições de pressão e temperatura são essenciais para a sua ocorrência. O desenho seguinte é um esquema da circulação atmosférica sobre o Oceano Pacífico entre o Continente Australiano e a região próxima à costa do Peru. O fluxo de superfície mostrado no desenho representa o movimento das massas de ar sobre a superfície do Pacífico.

Em relação às condições climáticas dessa região, presentes na promoção do El Niño, pode-se afirmar que

a) a subida de grandes massas de ar nas proximidades do oceano, na costa do Peru, revela uma zona de alta temperatura.

b) nas proximidades do oceano, no Continente Australiano, a pressão atmosférica deve ser muito baixa o que justifica a direção do fluxo de superfície.

c) nas proximidades da superfície do oceano, na costa do Peru, a pressão atmosférica deve ser muito alta o que justifica a direção do fluxo de superfície.

d) o ar nas proximidades do oceano, na costa do Peru, deve ter temperaturas muito baixas.

e) o fluxo de superfície dá-se de uma região de temperaturas muito altas para regiões de temperaturas muito baixas.

17-(UNIMONTES-MG) 

Um radiômetro (veja a figura) é um dispositivo constituído por um bulbo transparente, em cujo interior, isolado do meio externo, encontra-se uma hélice constituída por quatro placas muito leves. Cada placa possui uma face preta, de um lado, e branca, do outro. A hélice pode girar livremente (praticamente sem atrito).

O radiômetro é usado para demonstrações de como a radiação térmica é absorvida diferentemente por objetos escuros e claros. Quando a radiação térmica incide sobre as placas, por causa da diferença de absorção, as faces pretas se aquecem mais que as brancas, o que gera uma corrente de convecção fazendo com que o ar circule no interior do dispositivo e coloque a hélice para girar. O efeito visual do radiômetro em funcionamento é surpreendente, fato que o torna um ótimo dispositivo para fins didáticos.

Se um radiômetro for iluminado inicialmente com uma lâmpada incandescente (luz amarela) e,

posteriormente, com uma lâmpada de vapor de mercúrio (luz branca), é CORRETO afirmar que

a) a hélice irá se mover mais rapidamente ao ser iluminada pela lâmpada de vapor de mercúrio, pois a luz branca possui mais energia térmica.

b) a hélice irá se mover mais rapidamente ao ser iluminada pela lâmpada de vapor de mercúrio, pois esta também emite radiação ultravioleta, cujo comprimento de onda é maior que o da luz amarela.

c) a hélice irá se mover mais rapidamente ao ser iluminada pela lâmpada incandescente, pois esta gera bastante radiação em faixas de frequência superiores às geradas pela lâmpada de vapor de mercúrio.

d) a hélice irá se mover mais rapidamente ao ser iluminada pela lâmpada incandescente, pois esta gera bastante radiação infravermelha, além de luz visível.

18-(UFGO-GO)

Um automóvel possui uma mistura aquosa em seu sistema de arrefecimento. Essa mistura é

bombeada fazendo circular o calor do motor até o radiador, onde o calor é dissipado para o meio ambiente. Um motorista liga o motor desse automóvel e parte para sua viagem. Decorridos 10 minutos, ele observa, no indicador de temperatura do painel, que a mistura  chega ao radiador com 90oC

e permanece em torno desse valor durante a viagem. Isso ocorre porque

a) o radiador dissipa mais calor do que o motor produz. 

b) o radiador dissipa mais calor quanto maior a temperatura da mistura aquosa. 

c) o motor libera menos calor quando aquecido acima dessa temperatura. 

d) o motor para de produzir calor acima dessa temperatura. 

e) o radiador dissipa menos calor acima dessa temperatura. 

19-(UFPEL-RS)

Todos sabemos que é essencial a presença de água para assegurar a existência de vida em nosso planeta. Um comportamento específico dessa importante substância garante, por exemplo, que o “simpático” urso da figura tente garantir sua refeição, apanhando o peixinho que nada em um lago, abaixo da camada de gelo.

A formação dessa camada de gelo na superfície do lago, permitindo que a fauna e a flora permaneçam vivas em seu interior líquido, deve-se

a) à dilatação irregular da água, que atinge densidade máxima à temperatura de 4°C.

b) ao elevado calor específico da água, que cede grandes quantidades de calor ao sofrer resfriamento.

c) à grande condutividade térmica do gelo, que permite ao sol continuar a aquecer a água do lago.

d) à temperatura de solidificação da água, que permanece igual a 0°C, independente da pressão a que ela está submetida.

e) ao elevado calor latente de solidificação da água, que cede grandes quantidades de calor ao passar ao estado sólido.

20-(ACAFE-SC)

O efeito estufa é essencial à manutenção do equilíbrio térmico do nosso planeta porque sem ele a temperatura da Terra seria de aproximadamente -20oC. Um dos gases mais importantes nesse processo é o gás carbônico, no entanto, um aumento de 10% na sua concentração faria a temperatura média do planeta aumentar aproximadamente 3o C, trazendo graves conseqüências

 para o nível dos oceanos e para o clima. Essa participação do gás carbônico se dá porque ele é_______ às radiações visíveis e ________ às radiações infravermelhas.

A alternativa que completa o enunciado acima, em seqüência, é:

a) opaco – opaco           

b) opaco – transparente           

c) transparente – opaco          

d) transparente – transparente

e) absorvente – transparente

21-(OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA)

Um estudante caminha descalço em um dia em que a temperatura ambiente é de 28 ºC. Em um certo ponto, o piso de cerâmica muda para um assoalho de madeira, estando ambos em equilíbrio térmico.

 A criança tem então a sensação de que a cerâmica estava mais fria que a madeira. Refletindo um pouco, ela conclui corretamente que:

a) a sensação de que as temperaturas são diferentes de fato representa a realidade física, uma vez que a cerâmica tem uma capacidade calorífica menor que a madeira. b) a sensação de que as temperaturas são diferentes não representa a realidade física, uma vez que a cerâmica tem uma capacidade calorífica menor que a madeira. c) a sensação de que as temperaturas são diferentes de fato representa a realidade física, uma vez que a condutividade térmica da cerâmica é maior que a da madeira. d) a sensação de que as temperaturas são diferentes não representa a realidade física, uma vez que a condutividade térmica da cerâmica é maior que a da madeira.

e) não há elementos físicos suficientes para afirmar se a sensação térmica corresponde ou não à realidade, uma vez que para tanto seria necessário saber os calores específicos da cerâmica, da madeira e também da pele humana.

22-(UFF-RJ)

A vela é a modalidade de esporte que mais medalhas já deu ao Brasil em Olimpíadas. Só nas Olimpíadas de Atenas, em 2004,foram duas medalhas de ouro das quatro conquistadas.

Sabendo que a prática desse esporte exige uma forte interação com o espaço geográfico e a natureza, caracterize corretamente a

brisa marítima.

a) Sopra durante o dia do oceano (com menor temperatura) para o continente (com maior temperatura). b) Sopra durante o dia do oceano (com menor pressão) para o continente (com maior pressão). c) Sopra durante a noite do continente (com maior temperatura) para o oceano (com menor temperatura). d) Sopra durante a noite do continente (com maior pressão) para o oceano (com menor pressão).

e) Sopra durante o dia ou durante a noite, sempre que ocorrem chuvas que reduzem a temperatura.

23-(UNESP-SP)

Um corpo I é colocado dentro de uma campânula de vidro transparente evacuada. Do lado externo, em ambiente à pressão atmosférica, um corpo II é colocado próximo à campânula, mas não em contato com ela, como mostra a figura.

As temperaturas dos corpos são diferentes e os pinos que os sustentam são isolantes térmicos. Considere as formas de transferência de calor entre esses corpos e aponte a alternativa correta.

a) Não há troca de calor entre os corpos I e II porque não estão em contato entre si.

b) Não há troca de calor entre os corpos I e II porque o ambiente no interior da campânula está evacuado.

c) Não há troca de calor entre os corpos I e II porque suas temperaturas são diferentes.

d) Há troca de calor entre os corpos I e II e a transferência se dá por convecção.

e) Há troca de calor entre os corpos I e II e a transferência se dá por meio de radiação eletromagnética.

24- (UFG-GO)

Estufas rurais são áreas limitadas de plantação cobertas por lonas plásticas transparentes que

fazem, entre outras coisas, com que a temperatura interna seja superior à externa. Isso se dá porque:

a) o ar aquecido junto à lona desce por convecção até as plantas.

b) as lonas são mais transparentes às radiações da luz visível que às radiações infravermelhas.

c) um fluxo líquido contínuo de energia se estabelece de fora para dentro da estufa.

d) a expansão do ar expulsa o ar frio para fora da estufa.

e) o ar retido na estufa atua como um bom condutor de calor, aquecendo o solo.

25-(CPS-SP)

Ana, após ouvir atentamente uma reportagem sobre “Caminhar para desestressar”, decide seguir essa prática. Assim, caminha 9 km indo de seu trabalho, localizado na região central, até sua residência, localizada na região residencial suburbana.

Neste percurso, ela passa pela região residencial urbana e pelo parque, gastando um tempo de 2,5 h. Tendo como base o esquema gráfico e considerando que a temperatura interna de Ana permaneça constante durante todo o percurso, pode-se afirmar que

a) ocorre menos transferência de calor entre Ana e o ambiente na região central.

b) a maior transferência de calor entre Ana e o ambiente ocorre na região residencial urbana.

c) durante o percurso, a menor troca de calor entre Ana e o ambiente ocorre na região do parque.

d) na região rural é onde há a possibilidade de uma maior troca de calor entre Ana e o ambiente.

e) a diferença de temperatura entre as regiões não interfere na transferência de calor entre Ana e o ambiente.

Confira a resolução comentada