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Balanças de temperatura

Ao usar um termômetro, precisamos marcar uma escala na parede do tubo com números. Temos que definir uma escala de temperatura . Uma escala de temperatura é uma maneira de medir a temperatura em relação a um ponto inicial (0 ou zero) e uma unidade de medida .

Esses números são arbitrários e, historicamente, muitos esquemas diferentes têm sido usados. Por exemplo, isso foi feito definindo algumas ocorrências físicas em determinadas temperaturas – como os pontos de congelamento e ebulição da água  – e definindo-as como 0 e 100, respectivamente.

Existem várias escalas e unidades para medir a temperatura. Os mais comuns são:

• Celsius (indicado em C),
• Fahrenheit (indicado como F),
• Kelvin (denotado K; especialmente na ciência).

Escala Kelvin – Temperatura Absoluta

A escala de temperatura Kelvin é a unidade base da medição termodinâmica de temperatura no Sistema Internacional (SI) de medição. A escala Kelvin foi determinada com base na escala Celsius, mas com um ponto de partida no zero absoluto . As temperaturas na escala Kelvin são 273 graus menores que na escala Celsius. O kelvin é definido como a fração 1⁄273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água. Por acordo internacional, o ponto triplo da água recebeu um valor de 273,16 K (0,01 ° C; 32,02 ° F) e uma pressão de vapor parcial de 611,66 pascal (6,1166 mbar; 0,0060366 atm). Em outras palavras, é definido de modo que o ponto triplo da água seja exatamente 273,16 K.

Observe que a unidade na escala absoluta é Kelvins, não graus Kelvin. Foi nomeado em homenagem a Lord Kelvin, que teve muito a ver com o desenvolvimento da medição de temperatura e termodinâmica.

A escala de temperatura absoluta que corresponde à escala Celsius é chamada de escala Kelvin (K), e a escala absoluta que corresponde à escala Fahrenheit é chamada escala Rankine (R). Os zero pontos nas duas escalas absolutas representam o mesmo estado físico. As relações entre as escalas de temperatura absoluta e relativa são mostradas nas seguintes equações.

Kelvin – Celsius

K = ° C + 273,15

° C = K – 273,15

Rankine – Fahrenheit

R = ° F + 460

° F = R – 460

Zero absoluto

Essa escala tem como ponto zero . A temperatura teórica mais fria é chamada zero absoluto , na qual o movimento térmico de átomos e moléculas atinge seu mínimo. Este é um estado no qual a entalpia e a entropia de um gás ideal resfriado atingem seu valor mínimo, tomado como 0. Classicamente , esse seria um estado de imobilidade , mas a incerteza quântica determina que as partículas ainda possuem uma energia finita de ponto zero . O zero absoluto é indicado como 0 K na escala Kelvin, -273,15 ° C na escala Celsius e -459,67 ° F na escala Fahrenheit.

Zero absoluto e terceira lei da termodinâmica

A terceira lei da termodinâmica declara:

A entropia de um sistema se aproxima de um valor constante, à medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto.
Com base em evidências empíricas, esta lei afirma que a entropia de uma substância cristalina pura é zero no zero absoluto da temperatura, 0 K e que é impossível por meio de qualquer processo, não importa o ideal, reduzir a temperatura de um sistema para zero absoluto em um número finito de etapas. Isso nos permite definir um ponto zero para a energia térmica de um corpo.

Balanças de temperatura

Ao usar um termômetro, precisamos marcar uma escala na parede do tubo com números. Temos que definir uma escala de temperatura . Uma escala de temperatura é uma maneira de medir a temperatura em relação a um ponto inicial (0 ou zero) e uma unidade de medida .

Esses números são arbitrários e, historicamente, muitos esquemas diferentes têm sido usados. Por exemplo, isso foi feito definindo algumas ocorrências físicas em determinadas temperaturas – como os pontos de congelamento e ebulição da água  – e definindo-as como 0 e 100, respectivamente.

Existem várias escalas e unidades para medir a temperatura. Os mais comuns são:

• Celsius (indicado em C),
• Fahrenheit (indicado como F),
• Kelvin (denotado K; especialmente na ciência).

Escala Celsius – Temperatura Celsius

Cerca de 20 anos depois que Fahrenheit propôs sua escala de temperatura para termômetro, o professor sueco Anders Celsius definiu uma escala melhor para medir a temperatura. Propôs usando o ponto de ebulição da água como 100 ° C e o ponto de congelação da água como 0 ° C . A água foi escolhida como material de referência porque estava sempre disponível na maioria dos laboratórios ao redor do mundo.

A escala de temperatura Celsius também é chamada de escala de temperatura centígrada  por causa do intervalo de 100 graus entre os pontos definidos. A temperatura Celsius para um estado mais frio que a água gelada é um número negativo. A escala Celsius é usada, tanto na vida cotidiana quanto na ciência e na indústria, quase em todo o mundo.

O zero absoluto , a temperatura mais baixa possível, é definido como sendo precisamente 0 K e -273,15 ° C. A temperatura do ponto triplo da água é definida com precisão de 273,16 K e 0,01 ° C. Essa definição fixa a magnitude do grau Celsius e do kelvin como precisamente uma parte em 273,16 da diferença entre o zero absoluto e o ponto triplo da água.

É preciso acrescentar, por acordo internacional, a unidade “grau Celsius” e a escala Celsius atualmente são definidas por dois pontos diferentes: zero absoluto e o ponto triplo da água (em vez de pontos de ebulição e congelamento). Essa definição também relaciona com precisão a escala Celsius à escala Kelvin, que define a unidade base SI da temperatura termodinâmica.

Conversão de temperatura – Fahrenheit – Celsius

Para converter de uma temperatura Fahrenheit para uma temperatura Celsius , precisamos subtrair 32 graus da leitura Fahrenheit para chegar ao ponto zero na escala Celsius e depois ajustar para os diferentes graus de tamanho. A proporção do tamanho dos graus é 5/9, de modo que a relação entre as escalas é representada pelas seguintes equações:

° F = 32,0 + (9/5) ° C
° C = (° F – 32,0) (5/9)

Balanças de temperatura

Ao usar um termômetro, precisamos marcar uma escala na parede do tubo com números. Temos que definir uma escala de temperatura . Uma escala de temperatura é uma maneira de medir a temperatura em relação a um ponto inicial (0 ou zero) e uma unidade de medida .

Esses números são arbitrários e, historicamente, muitos esquemas diferentes têm sido usados. Por exemplo, isso foi feito definindo algumas ocorrências físicas em determinadas temperaturas – como os pontos de congelamento e ebulição da água  – e definindo-as como 0 e 100, respectivamente.

Existem várias escalas e unidades para medir a temperatura. Os mais comuns são:

• Celsius (indicado em C),
• Fahrenheit (indicado como F),
• Kelvin (denotado K; especialmente na ciência).

Escala de Fahrenheit – temperatura de Fahrenheit

A escala Celsius e a escala Fahrenheit são baseadas em uma especificação do número de incrementos entre o ponto de congelamento e o ponto de ebulição da águaà pressão atmosférica padrão. A escala Celsius tem 100 unidades entre esses pontos e a escala Fahrenheit tem 180 unidades , onde cada unidade representa 1 ° C ou 1 ° F, respectivamente. Os pontos zero na balança são arbitrários.

A escala de Fahrenheit é baseada em dois pontos:

• O ponto de definição mais baixo, 0 ° F , foi estabelecido como a temperatura de uma solução de salmoura feita de partes iguais de gelo e sal.
• O ponto de definição superior, 96 ° F , foi estabelecido como a temperatura média do corpo humano (96 ° F, cerca de 2,6 ° F menor que o valor moderno devido a uma redefinição posterior da escala)

A diferença de altura entre os dois pontos seria então marcada em 180 divisões, com cada divisão representando 1 ° F. Hoje, a escala é geralmente definida por dois pontos fixos: a temperatura na qual a água congela no gelo é definida como 32 ° F e o ponto de ebulição da água é definido como 212 ° F.

Conversão de temperatura – Fahrenheit – Celsius

Para converter de uma temperatura Fahrenheit para uma temperatura Celsius , precisamos subtrair 32 graus da leitura Fahrenheit para chegar ao ponto zero na escala Celsius e depois ajustar para os diferentes graus de tamanho. A proporção do tamanho dos graus é 5/9, de modo que a relação entre as escalas é representada pelas seguintes equações:

° F = 32,0 + (9/5) ° C

° C = (° F – 32,0) (5/9)

Qual é a temperatura

Na física e na vida cotidiana, a temperatura é uma medida comparativa objetiva de quente ou frio, com base em nosso senso de toque. Um corpo que sente calor geralmente tem uma temperatura mais alta do que um corpo semelhante que sente frio. Mas essa definição não é uma questão simples. Por exemplo, uma barra de metal se sente mais fria que uma barra de plástico à temperatura ambiente, simplesmente porque os metais geralmente são melhores em conduzir o calor para longe da pele, assim como os plásticos. Simplesmente a quente pode ser representada abstratamente e, portanto, é necessário ter uma maneira objetiva de medir a temperatura. É uma das propriedades termodinâmicas básicas. Qual é a temperatura na física….

Temperatura cinética

A teoria cinética  dos gases fornece uma explicação microscópica da temperatura. É baseado no fato de que durante uma colisão elástica entre uma molécula com alta energia cinética e outra com baixa energia cinética, parte da energia será transferida para a molécula de menor energia cinética. A temperatura está, portanto, relacionada às energias cinéticas das moléculas de um material. Como esse relacionamento é bastante complexo, será discutido mais adiante.

Lei Zero da Termodinâmica

Podemos descobrir uma propriedade importante do equilíbrio térmico considerando três sistemas . A, B e C, que inicialmente não estão em equilíbrio térmico . Separamos os sistemas A e B com uma parede adiabática (material isolante ideal), mas deixamos o sistema C interagir com os sistemas A e B. Esperamos até o equilíbrio térmico ser alcançado; então A e B estão em equilíbrio térmico com C. Mas eles estão em equilíbrio térmico entre si?

De acordo com muitos experimentos , não haverá nenhum fluxo de energia líquida entre A e B . Esta é uma evidência experimental da seguinte declaração:

Se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terço, eles estão em equilíbrio térmico entre si.  

Essa afirmação é conhecida como a lei zero da termodinâmica . Ele tem esse nome incomum, porque foi somente depois que as grandes primeira e segunda leis da termodinâmica foram elaboradas que os cientistas perceberam que esse postulado aparentemente óbvio precisava ser declarado primeiro.

Esta lei fornece uma definição e método para definir temperaturas , talvez a propriedade intensiva mais importante de um sistema ao lidar com problemas de conversão de energia térmica. Temperatura é uma propriedade de um sistema que determina se o sistema estará em equilíbrio térmico com outros sistemas. Quando dois sistemas estão em equilíbrio térmico, suas temperaturas são, por definição, iguais, e nenhuma energia térmica líquida será trocada entre eles. Assim, a importância da lei zeroth é que ela permite uma definição útil de temperatura.

Equilíbrio térmico

Um conceito particularmente importante é o equilíbrio termodinâmico . Em geral, quando dois objetos são colocados em contato térmico , o calor flui entre eles até que entrem em equilíbrio um com o outro. Quando existe uma diferença de temperatura , o calor flui espontaneamente do sistema mais quente para o sistema mais frio . A transferência de calor ocorre por condução ou por radiação térmica . Quando o fluxo de calor pára , é dito que eles estão na mesma temperatura . Dizem que eles estão em equilíbrio térmico .

Veja também: O que é temperatura

Por exemplo, você deixa um termômetro em uma xícara de café. À medida que os dois objetos interagem, o termômetro fica mais quente e o café esfria um pouco até que cheguem ao equilíbrio térmico . Dois objetos são definidos para estar em equilíbrio térmico se, quando colocados em contato térmico, nenhuma energia líquida flui de um para o outro e suas temperaturas não mudam . Podemos postular:

Quando os dois objetos estão em equilíbrio térmico, suas temperaturas são iguais.

Este é um assunto de uma lei que é chamada de “lei zero da termodinâmica”.

Qual é a temperatura

Na física e na vida cotidiana, a temperatura é uma medida comparativa objetiva de quente ou frio, com base em nosso senso de toque. Um corpo que sente calor geralmente tem uma temperatura mais alta do que um corpo semelhante que sente frio. Mas essa definição não é uma questão simples. Por exemplo, uma barra de metal se sente mais fria que uma barra de plástico à temperatura ambiente, simplesmente porque os metais geralmente são melhores em conduzir o calor para longe da pele, assim como os plásticos. Simplesmente a quente pode ser representada abstratamente e, portanto, é necessário ter uma maneira objetiva de medir a temperatura. É uma das propriedades termodinâmicas básicas. Qual é a temperatura na física….

Equilíbrio térmico

Um conceito particularmente importante é o equilíbrio termodinâmico . Em geral, quando dois objetos são colocados em contato térmico , o calor flui entre eles até que entrem em equilíbrio um com o outro. Quando existe uma diferença de temperatura , o calor flui espontaneamente do sistema mais quente para o sistema mais frio . A transferência de calor ocorre por condução ou por radiação térmica . Quando o fluxo de calor pára , é dito que eles estão na mesma temperatura . Dizem que eles estão em equilíbrio térmico .

Por exemplo, você deixa um termômetro em uma xícara de café. À medida que os dois objetos interagem, o termômetro fica mais quente e o café esfria um pouco até que cheguem ao equilíbrio térmico . Dois objetos são definidos para estar em equilíbrio térmico se, quando colocados em contato térmico, nenhuma energia líquida flui de um para o outro e suas temperaturas não mudam . Podemos postular:

Quando os dois objetos estão em equilíbrio térmico, suas temperaturas são iguais.

Este é um assunto de uma lei que é chamada de “lei zero da termodinâmica”.

Balanças de temperatura

Ao usar um termômetro, precisamos marcar uma escala na parede do tubo com números. Temos que definir uma escala de temperatura . Uma escala de temperatura é uma maneira de medir a temperatura em relação a um ponto inicial (0 ou zero) e uma unidade de medida .

Esses números são arbitrários e, historicamente, muitos esquemas diferentes têm sido usados. Por exemplo, isso foi feito definindo algumas ocorrências físicas em determinadas temperaturas – como os pontos de congelamento e ebulição da água  – e definindo-as como 0 e 100, respectivamente.

Existem várias escalas e unidades para medir a temperatura. Os mais comuns são:

• Celsius (indicado em ° C),
• Fahrenheit (indicado como F),
• Kelvin (denotado K; especialmente na ciência).

Temperatura necessária para a fusão nuclear

Fusão Deutério-Trítio . A reação de fusão do deutério e do trítio é particularmente interessante devido ao seu potencial de fornecer energia para o futuro.

3T (d, n) 4He

A reação produz ~ 17 MeV de energia por reação, mas requer uma temperatura enorme de aproximadamente 40 milhões de Kelvins para superar a barreira do coulomb pela atraente força nuclear, que é mais forte a distâncias próximas. O combustível de deutério é abundante, mas o trítio deve ser produzido a partir de lítio ou obtido na operação do ciclo de deutério.

Temperatura artificial mais alta

Em Agosto 13, 2012 cientistas do CERN Large Hadron Collider (LHC) , Genebra, Suíça, anunciou que eles criaram um plasma quark-glúon com uma temperatura de colisão recorde de 5,5 trilhões K .

A equipe usava o experimento ALICE, que se concentra no estudo do QCP e de outras condições no universo primordial, para juntar íons de chumbo a 99% da velocidade da luz para criar um plasma de quarks e glúons. Acredita-se que, alguns milissegundos após o Big Bang, o Universo estivesse em um estado de plasma de quarks-glúons, que é um estado exótico da matéria. Pensa-se que o plasma de quarks e glúons consiste em quarks e glúons assintoticamente livres.

Temperatura artificial mais baixa

De acordo com o Guiness World Records,  a menor temperatura artificial alcançada até o momento é 450 picokelvin acima do zero absoluto (apenas meio bilionésimo de grau acima do zero absoluto). Foi alcançado por uma equipe de cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Cambridge, Massachusetts, EUA.