1. Termologia
Prof. Rosângela
Moreira

2. Termometria
Sensações obtidas no tato:
Quente, frio, morno, gelado...
“Essas sensações são relativas à pessoa que a
sente, bem como às condições que ela se
encontra.” Como as sensações são variáveis,
elas não se prestam para medir a temperatura.”

3. Energia Interna
Todos os corpos são constituídos por partículas que
estão sempre em movimento. Esse movimento é
denominado energiaenergia internainterna do corpo. O nível de
energia interna do corpo depende da velocidade
com que suas partículas se movimentam. Verifica-
se que o estado de aquecimento influi no estado
de agitação das partículas.

4. Conceitos importantes
Termologia - Parte da Física
que estuda as leis que
regem os fenômenos
caloríficos.

5. Conceitos importantes
Termometria - Estuda as
medidas de
temperaturas e os
efeitos provocados pela
sua variação.

6. Conceitos importantes
Temperatura
A temperatura é a
grandeza que mede o
grau de agitação das
partículas de um corpo,
caracterizando o seu
estado térmico.

7. Medidas de Temperatura
Certas propriedades características
de um corpo alteram-se com a
variação da temperatura.
Por exemplo:
- o comprimento de uma barra;
- o volume de um líquido;
- a pressão de um gás a volume
constante;
- a cor.

8. Calor
Energia transferida de um corpo
para o outro devido a diferença de
temperatura existente entre ambos.
“Dois corpos em diferentes
temperaturas trocam calor
quando colocados em contato, até
atingirem o equilíbrio térmico".

9. Equilíbrio Térmico
Se dois corpos com temperaturas
diferentes forem postos em contato
verifica-se, depois de um certo
tempo, que eles terão a mesma
temperatura. Dizemos, então, que
foi atingido o equilíbrio térmico.

10. Termômetro
É um aparelho que permite
medir a temperatura dos
corpos. Seu processo baseia-
se no equilíbrio térmico.
De um termômetro exige-se:
sensibilidade, exatidão e
comodidade.

11. Graduação de um termômetro
Para graduação de um termômetro é necessário
definir os pontos fixos, ambos sob pressão
normal.
1o
Ponto Fixo: Corresponde a temperatura de
fusão do gelo.
2o
Ponto Fixo: Corresponde a temperatura de
ebulição da água.

12. Apresentação do Termômetro

13. Escalas Termométricas

14. Relações entre as escalas

15. Dilatação Térmica – Linear
Exemplos:

16. Dilatação Térmica
→Salvo algumas exceções, todos os corpos, quer sejam
sólidos, líquidos ou gasosos, dilatam-se quando a sua
temperatura aumenta.
→ Os átomos que constituem um sólido se distribuem
ordenadamente, dando origem a uma estrutura que é
denominada rede cristalina do sólido. A ligação entre
esses átomos se faz por meio de forças elétricas, que
atuam como se existissem pequenas molas unindo um
átomo a outro. Esses átomos estão em constante vibração
em torno de uma posição média de equilíbrio.
→ Quando a temperatura aumenta, há um aumento da
agitação, fazendo com que eles, ao vibrar, afastem-se das
suas posições de equilíbrio. Em conseqüência disso, a
distância média entre os átomos torna-se maior,
ocasionando a dilatação do sólido.

17. Tipos de Dilatação Térmica
" Se o espaço entre as partículas aumenta, o volume
final do corpo acaba aumentando também“
"Se o espaço entre as partículas diminui, o volume
final do corpo acaba diminuindo também“
A dilatação/contração térmica pode ser
analisada por meio de três formas:
- Linearmente
- Superficialmente
- Volumétricamente

18. Dilatação Linear
É a dilatação que ocorre em uma dimensão do corpo.
A constante de proporcionalidade α é considerada coeficiente de
dilatação linear.
∆L ∞ Lo e ∆L ∞ ∆T
∆L depende do material que constitui o corpo.
Logo:
∆L = L – Lo
∆L = Lo.α.∆T
Onde:
∆L = variação do comprimento ∆L = L – Lo
Lo = comprimento inicial
α = coeficiente de dilatação linear
∆T = variação da temperatura ∆T= T – To

19. Coeficiente de Dilatação Linear
Isolando “α” teremos:
α = ∆L / (Lo.∆T)
Cuja Unidade será:
α = 1/ o
C
α = o
C-1
Exemplos:
Alumínio 23. 10-6 o
C-1
Cobre 17. 10-6 o
C-1
Vidro 9. 10-6 o
C-1
Vidro Pirex 3,2. 10-6 o
C-1
Zinco 25. 10-6 o
C-1
Chumbo 29. 10-6 o
C-1
Aço 11. 10-6 o
C-1

20. Problema exemplo:
A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em
diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes,
prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem
serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = 11 . 10-6 °C-1. Se
a 10°C o comprimento de um trilho é de 30m, de quanto
aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para
40°C?
RESOLUÇÃO:
O cálculo da dilatação linear ΔL, do trilho é:
ΔL = L0 . α . ΔT
ΔL = 30 . (11 . 10-6) . (40 – 10) = 99 . 10-4
m
ou 0,0099m

21. Problema exemplo:
Os componentes de uma lâmina bimetálica são o aço e o zinco. Os
coeficientes de dilatação linear desses metais são,
respectivamente, 1,2 . 10-5
°C-1
e 2,6 . 10-5
°C-1
. Em uma determinada
temperatura, a lâmina apresenta-se retilínea. Quando aquecida ou
resfriada, ela apresenta uma curvatura. Explique por quê.
RESOLUÇÃO
Como α zinco > α aço, para um mesmo aumento de temperatura o
zinco sofre uma dilatação maior, fazendo com que na lâmina ocorra
uma dilatação desigual, produzindo o encurvamento. Como a dilatação
do zinco é maior, ele ficará na parte externa da curvatura. No
resfriamento, os metais se contraem. O zinco, por ter α maior, sofre
maior contração. Assim, a parte de aço ocupa a parte externa da
curvatura.

22. Dilatação Térmica – Superficial
Exemplo:

23. Dilatação Superficial
È a dilatação que ocorre em duas dimensões do corpo. A
constante de proporcionalidade β é considerada coeficiente de
dilatação superficial.
∆A ∞ Ao
∆A ∞ ∆T
∆A depende do material
que constitui o corpo.
Logo:
∆A = A – Ao
∆A = Ao.β.∆T
Onde:
∆A = variação da área ∆A = A – Ao
Ao = área inicial
β = coeficiente de dilatação superficial
∆t = variação da temperatura ∆T= T – To

24. Coeficiente de Dilatação Superficial
Relação entre Coeficientes β=2.α
Exemplos:
Se α Alumínio = 23. 10-6 o
C-1
β será 46. 10-6 o
C-1
Se α Cobre = 17. 10-6 o
C-1
β será 34. 10-6 o
C-1

25. Problema exemplo:
O que acontece com o diâmetro do orifício de uma
coroa de alumínio quando esta é aquecida?
RESOLUÇÃO
A experiência mostra que o diâmetro desse orifício
aumenta. Para entender melhor o fenômeno,
imagine a situação equivalente de uma placa
circular, de tamanho igual ao do orifício da coroa
antes de ser aquecida. Aumentando a temperatura,
o diâmetro da placa aumenta.

26. Problema exemplo:
Uma chapa possui área de 4m2
a 0o
C. Aquecendo-
se a chapa a 50o
C, de quanto aumenta a área da
chapa e qual deverá ser sua área final. Dado α =
10.10-6 o
C-1
ΔA = A0 . β . ΔT
Obs.: β = 2.α
ΔA = 4 . (2 x 10 . 10-6
) . (50 – 0) = 0,004m2
A = 4 + 0,004 = 4,004m2

27. Dilatação Térmica – Volumétrica
Exemplos:

28. Dilatação Térmica – Volumétrica
Exemplos:
Dilatação dos Gases
Num balão de vidro, com ar em seu interior, introduz-se um
canudo dentro do qual há uma gota de óleo.
Segurando o balão de vidro como indicado na figura, o calor
fornecido pelas mãos é suficiente para aumentar o volume
de ar e deslocar a gota de óleo.

29. Dilatação Volumétrica
È a dilatação que ocorre em três dimensões do corpo. A
constante de proporcionalidade γ é considerada coeficiente
de dilatação volumétrica.
∆V ∞ Vo e ∆V ∞ ∆T
∆V depende do material
que constitui o corpo.
Logo:
∆V = V – Vo
∆V = Vo.γ.∆T
Onde:
∆V = variação do volume
∆V = V – Vo
Vo = comprimento inicial
γ = coeficiente de dilatação linear
∆T = variação da temperatura ∆T = T – To

30. Coeficiente de Dilatação Volumétrico
Relação entre Coeficientes γ=3.α
α/1 = β/2 = γ/3
Exemplos:
Se α Alumínio = 23. 10-6 o
C-1
γ será 69. 10-6 o
C-1
Se α Cobre = 17. 10-6 o
C-1
γ será 51. 10-6 o
C-1

31. Problema exemplo:
O volume de uma esfera metálica, a certa
temperatura. é 100cm3
. Que variação de volume
sofrerá sob o acréscimo de 40o
C de temperatura.
Suponha ser constante e igual a 1.10-5 o
C-1
o
coeficiente de dilatação linear do material de que
é feita a esfera.
ΔV = V0 . γ . ΔT
Obs.: γ = 3.α
ΔV = 100 . (3 x 1 . 10-5
) . 40 = 0,12cm3

32. O caso da água
A água é o líquido mais comum, no entanto, seu
comportamento em termos de dilatação térmica é
uma verdadeira exceção.
Gráfico I
O gráfico I mostra esse comportamento: de 0°C
até 4°C o volume da água diminui com o
aquecimento. Somente a partir de 4°C é que, com
o aquecimento, a água aumenta de volume (como
acontece aos demais líquidos).

33. Comentário sobre o caso da água
O gráfico II descreve a variação da densidade
d da água com a temperatura. Como a
densidade de um corpo é a sua massa (m)
dividida pelo seu volume (V), ou seja, , tem-
se que a densidade da água é inversamente
proporcional ao seu volume durante a
variação da temperatura, pois a massa
permanece constante.
Gráfico II

34. Comentário sobre o caso da água
Assim, de 0°C a 4°C a densidade da água
aumenta com o aquecimento, pois seu volume
diminui; a partir de 4°C a densidade da água
diminui com o aquecimento, porque seu volume
aumenta.
A densidade da água é máxima a 4°C e seu valor
é 1,0000 g/cm3
. Em todas as outras temperaturas
sua densidade é menor.

35. Os anjos existem,
mas algumas vezes não possuem asas e passamos a chamá-los
de amigos ...
Respeite as diferenças!

36. Fim