Ano passado uma aluna me perguntou: "Professor, por que 0°C e 32°F representam a mesma temperatura?" Essa pergunta simples levou a uma das melhores aulas de termometria que já dei. Vou contar tudo aqui.
1. Termometria — Escalas de Temperatura
Existem três escalas termométricas principais usadas no mundo:
| Escala | Congelamento da água | Ebulição da água | Zero absoluto |
|---|---|---|---|
| Celsius (°C) | 0°C | 100°C | -273,15°C |
| Fahrenheit (°F) | 32°F | 212°F | -459,67°F |
| Kelvin (K) | 273,15 K | 373,15 K | 0 K |
2. Fórmulas de Conversão
°C → °F: °F = (9/5)·°C + 32
°F → °C: °C = (5/9)·(°F - 32)
✏️ Exemplo
Converta 37°C (temperatura corporal) para Fahrenheit e Kelvin:
Para °F: °F = (9/5)×37 + 32 = 66,6 + 32 = 98,6°F
Para K: K = 37 + 273 = 310 K
3. Dilatação Térmica
Os materiais se expandem quando aquecidos. Para sólidos, a dilatação linear é:
Onde: ΔL = variação de comprimento | L₀ = comprimento inicial | α = coef. de dilatação | ΔT = variação de temperatura
4. Calorimetria — Calor Sensível
O calor sensível é aquele que causa variação de temperatura (sem mudança de estado):
Onde: Q = calor (J ou cal) | m = massa (kg ou g) | c = calor específico (J/kg°C) | ΔT = variação de temperatura
| Substância | Calor específico c (J/kg°C) |
|---|---|
| Água | 4186 |
| Gelo | 2093 |
| Ferro | 449 |
| Alumínio | 900 |
✏️ Exemplo
Quantas calorias são necessárias para aquecer 200g de água de 20°C para 100°C? (c_água = 1 cal/g°C)
Q = m·c·ΔT = 200 × 1 × (100-20) = 200 × 80 = 16.000 cal = 16 kcal
5. Calor Latente — Mudança de Estado
Durante a mudança de estado (fusão, vaporização), a temperatura não muda mas ocorre troca de calor:
L_fusão(água) = 80 cal/g = 334 J/g | L_vaporização(água) = 540 cal/g = 2257 J/g
6. Equilíbrio Térmico
Quando dois corpos em temperaturas diferentes se tocam, o calor flui do mais quente para o mais frio até o equilíbrio:
📝 Questão ENEM estilo
100g de água a 80°C são misturados com 200g de água a 20°C. Qual a temperatura de equilíbrio?
Solução: Q_cedido = Q_recebido
100·1·(80-T) = 200·1·(T-20)
8000 - 100T = 200T - 4000
12000 = 300T → T = 40°C
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