Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

PARTE
TEMPERATURA, CALOR E A PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 187
--- ~ 373,•10
- e:
~
;::i 373,30
g_373,20
E
~ 373,10
o
3 3,125 K
l
r
20 40 60 80
Í'3 (kPa)
1
iHir
1
- He
100 120
Ainda temos u1n
b
problema
- -
com este termômetro. Se O usamos
para me
d'
rr,
d.
1ga
_
mos, o ponto de e _u 1 ?ªº da água, descobrimos que gases diferentes no bulbo fornecem
resultados ligerramen_te di~erentes. Entretanto, quando usamos quantidades
cada vez menores ?e gás no 1ntenor do bulbo, as leituras convergem para uma única
tem~eratura, seJa qual for o gás utilizado. A Fig. 18-6 mostra essa convergência
para tres gases.
Assim, a receita para medir a temperatura com um termômetro de gás é a seguinte:
Figura 18-6 Temperatura.-.. n1ediJac;
por u1n tcrmô1nctro de ga, a \Olumc
conslante, com o bulbo imcr..,o e,n :ígua
fervente. Para calcular a 1cn1pcratura
usando a Eq. 18-5, a pressão p, foi
medida no ponto triplo da água. Tré,
gases diferentes no bulbo do termometro
fornecem resultados diferente'> para
diferentes pressões do gás, mas quando
a quantidade de gás é reduzida (o que
diminui o valor de p 3 ), as três curvas
convergem para 373,125 K.
T = (273,16 K) ( lim p ).
gás-+O p 3
(18-6)
A receita ensina a medir uma temperatura T desconhecida da seguinte forma: encha
o bulbo do termômetro com uma quantidade arbitrária de qualquer gás (nitrogênio,
por exemplo) e meça p 3
(usando uma célula de ponto triplo) e p, a pressão do gás
na temperatura que está sendo medida. (Mantenha constante o volume do gás.) Calcule
a razão p/p 3
• Repita as medidas com uma quantidade menor do gás no bulbo e
calcule a nova razão. Repita o procedimento usando quantidades cada vez menores
de gás até poder extrapolar para a razão plp 3
que seria obtida se não houvesse gás
no bulbo. Calcule a temperatura T substituindo essa razão extrapolada na Eq. 18-6.
(A temperatura é chamada de temperatura de gás ideal.)
18-5 As Escalas Celsius e Fahrenheit
Até agora, consideramos apenas a escala Kelvin, usada principalmente pelos cientistas.
Em quase todos os países do mundo, a escala Celsius ( chamada antigamente
de escala centígrada) é a escala mais usada no dia a dia. As temperaturas na escala
Celsius são medidas em graus e O grau Celsius tem o mesmo valor numérico que o
kelvin. Entretanto O
zero da escala Celsius está em um valor mais conveniente que
0
' .
zero absoluto. Se T representa uma temperatura na escala Cels1us e T a mesma
te
e
mperatura na escala Kelvin,
Te = T - 273,15º. (18-7)
Qu~ndo expressamos temperaturas na escala Celsius, usamos o símbolo de grau.
Assim, escrevemos 20,00ºC (que se lê como "20,00 graus Celsius") para uma temperatura
na escala Celsius mas 293,15 K (que se lê como "293,15 kelvins") para a
nies
'
ma temperatura na escala Kelvin.
A escala Fahrenheit, a mais comum nos Estados Unidos, utiliza um grau 1nenor
~:e ? grau Celsius e um zero de temperatura diferente. A relação entre as escalas
ls1us e Fah nh . , .
re e1t e a seguinte:
Tr= ~Tc+32º, (18-8)
e -
ll'l que T ,
Pod r e a te1nperatura em graus Fahrenheit. A conversão entre as duas escalas
&elae ser feita com facilidade a partir de dois pontos de referência (pontos de con­
Cei 1 ?ento e de ebulição da água), 1nostrados na Tabela 18-1. As escalas Kelvin,
s1u8 e p
a
h
renhe1t
.
são comparadas na Fig. 18-7.