Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 17.1 - Ex. 35
O comprimento da altura de mercúrio é quando é imerso em gelo à 1 atm. de pressão e quando é imerso em água fervente à 1 atm. de pressão. Assuma que a altura da coluna de mercúrio varia linearmente com a temperatura.
a) Plote o gráfico da altura da coluna de mercúrio versus temperatura (em graus Celsius).
b) Qual a altura da coluna de mercúrio quando a temperatura for ?
c) Se a altura da coluna de mercúrio for 25,4 cm quando o termômetro for imerso em uma solução química, qual será a temperatura dessa solução?
Passo 1
Inicialmente vamos resolver a letra a):
Como é descrito na questão, sabemos que a altura da coluna de mercúrio varia linearmente com a temperatura... diante dessa ótima afirmação, sabemos, então, que a altura da coluna de mercúrio pode ser descrita como uma função do primeiro grau em função da temperatura:
Também, temos outras duas importantes informações:
1) quando imerso no gelo à 1 atm. de pressão. Como sabemos, a temperatura de fusão da água à 1 atm. de pressão é . Em outras palavras: .
2) quando imerso em água fervente à 1 atm. de pressão. Como sabemos, a temperatura de ebulição da água à 1 atm. de pressão é . Em outras palavras: .
Sabendo que a altura da coluna de mercúrio varia linearmente com a temperatura, então podemos plotar o gráfico passando pelos dois pontos listados acima:
Passo 2
Agora, para resolver a letra b) precisaremos recorrer à letra a):
Para achar qual será a altura da coluna de mercúrio quando a temperatura for precisaremos escrever a equação que rege essa função... para isso, vamos usar o gráfico do item anterior.
Sendo:
E :
Agora, para achar precisaremos usar a seguinte igualdade:
Sendo o ângulo de inclinação da reta.
Então, com isso:
Como:
Temos:
Portanto nossa função será escrita como:
A questão nos pergunta, quanto será :
Passo 3
Para responder a letra c) precisaremos da equação encontrada na letra b):
Sabendo que:
Então:
A questão nos pede para um :
Resposta
a)
b)
c)