Termologia - Parte 1

Material para os alunos do 2°ano do ensino médio.  Bons estudos!!!.

Temperatura e Calor

Temperatura e calor são conceitos distintos. Na Física, a temperatura está ligada ao movimento, enquanto o calor é uma forma de energia.

Ao iniciarmos o estudo da termometria é sempre importante ficar claro que temperatura e calor são conceitos distintos, o que de certa forma contraria o senso comum.

Na física, a temperatura está diretamente ligada ao movimento, enquanto calor é uma forma de energia.

Temperatura 

A temperatura é definida como estado de agitação das partículas de um corpo, caracterizando seu estado térmico.

Quanto mais agitadas estiverem essas moléculas, maior será sua temperatura.

Quanto menos agitadas essas moléculas, menor será sua temperatura.

As palavras quente e frio são, na verdade, termos criados para facilitar o entendimento da sensação térmica. Essa sensação é variável, porque depende de pessoa para pessoa, por isso não é considerada. Tais termos servem apenas para nos ajudar na compreensão da teoria.

A medição da temperatura dos corpos é feita por aparelhos chamados termômetros.

Equilíbrio Térmico
O equilíbrio térmico acontece quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato e depois disso alcançam um mesmo valor de temperatura.

Ex.: Quando misturamos leite frio com café quente, temos uma mistura morna. Esse termo define o equilíbrio térmico, ou seja, a igualdade de temperatura entre o café e o leite.

Quando um corpo fica quente o correto é dizer que o corpo ganha calor. 

Quando o corpo fica frio, é correto dizer que o corpo perde calor para o meio onde está. 

Calor
Calor é a energia térmica em trânsito entre corpos com temperaturas diferentes

Processos de transmissão de calor

Radiação, condução e convecção

A transferência de calor de um corpo para outro pode ocorrer por meio de três formas: radiação, condução e convecção.

 O Sol aquece a Terra por meio do processo de irradiação.

O calor é um tipo de energia que pode ser transferido de um corpo para o outro quando há diferença de temperatura entre eles. A transferência de calor pode ocorrer de três formas: radiação, condução e convecção.

A radiação térmica, também conhecida como irradiação, é uma forma de transferência de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas. Como essas ondas podem propagar-se no vácuo, não é necessário que haja contato entre os corpos para haver transferência de calor. Todos os corpos emitem radiações térmicas que são proporcionais à sua temperatura. Quanto maior a temperatura, maior a quantidade de calor que o objeto irradia. Um exemplo desse processo é o que acontece com a Terra, que, mesmo sem estar em contato com o Sol, é aquecida por ele. Outro exemplo pode ser observado na figura a seguir:

Podemos nos aquecer nas proximidades de uma lareira, sem ter contato direto com o fogo, graças ao processo de condução do calor por irradiação.

O calor também pode ser transferido de um meio para o outro por meio da condução. Para entender melhor esse processo de transferência de calor, imagine a seguinte situação: segurando uma barra de ferro em uma das suas extremidades e colocando a outra ponta sobre uma chama, ela começará a aquecer. Primeiramente, a parte que está sobre o fogo terá sua temperatura elevada, pois a chama está transferindo energia para a barra. As moléculas que a constituem começarão a ficar agitadas e chocar-se-ão com as outras que não estão em contato com o fogo. Essa agitação será transmitida de molécula para molécula até que todo o objeto fique aquecido.

É assim que ocorre a condução de calor, a energia propaga-se em virtude da agitação molecular. Esse processo é mais eficiente em materiais como os metais, que são bons condutores de calor. Isso também explica o motivo das panelas serem feitas de metal.

As panelas são feitas de metal porque são os melhores condutores de calor por condução.

Por fim, há a convecção, que é a forma de transferência de calor comum para os gases e líquidos. O exemplo a seguir descreve como acontece a convecção:

Ao colocar água para ferver, a parte que está próxima ao fogo será a primeira a aquecer. Quando ela aquece, sofre expansão e fica menos densa que a água da superfície, sendo assim, ela desloca-se para ficar por cima, enquanto a parte mais fria e densa move-se para baixo. Esse ciclo repete-se várias vezes e forma uma corrente de convecção, que é ocasionada pela diferença entre as densidades, fazendo com que o calor seja transferido para todo o líquido. Observe a figura:

                                                                   Observe como se forma a corrente de convecção.



Termometria

O termômetro é um sistema auxiliar que possibilita avaliar a temperatura de modo indireto.

Substância termométrica: substância que apresenta uma propriedade cuja medida varia com a temperatura.

No termômetro de mercúrio a substância termométrica é o mercúrio; a altura da coluna de mercúrio é a grandeza termométrica desse termômetro.

Função termométrica de um termômetro é a fórmula que relaciona os valores da grandeza termométrica com os valores da temperatura.

Pontos fixos: são temperaturas invariáveis no decorrer do tempo, medidas em sistemas que podem ser reproduzidos facilmente quando necessário.

Usualmente são escolhidos os seguintes pontos fixos:

Ponto de gelo: temperatura de fusão do gelo sob pressão normal
(1 atm).
Ponto de vapor: temperatura de ebulição da água sob pressão normal
(1 atm).

As escalas Celsius e Fahrenheit

Na escala Celsius, adotam-se os valores 0 ºC e 100 ºC para o ponto de gelo e para o ponto de vapor, respectivamente.

Na escala Fahrenheit, adotam-se os valores 32 ºF e 212 ºF para o ponto de gelo e para o ponto de vapor, respectivamente.

Conversão entre a temperatura Celsius (θC) e a temperatura Fahrenheit (θF)

Simplificando, resulta:

Relação entre a variação de temperatura na escala Celsius (ΔθC) e na escala Fahrenheit (ΔθF)

A escala absoluta Kelvin

A escala absoluta Kelvin adota a origem no zero absoluto, estado térmico em que cessaria a agitação térmica. Sua unidade (kelvin: K) tem extensão igual à do grau Celsius (ºC).

Relação entre a temperatura Kelvin (T) e a Celsius (θC)

Simplificando, resulta:

Animação:
Escalas Termométricas
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Fontes :  http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/temperatura-calor.htm

               http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/radiacao-conducao-conveccao.htm

               http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br/