Termologia – Temperatura e Calor

TERMOLOGIA É a parte da física que estuda os fenômenos relativos ao aquecimento, ao resfriamento ou às mudanças de estado físico em corpos que recebem ou cedem energia. Temperatura e Calor são objetos de estudo da Termologia.

Quente ou Frio? Geralmente utilizamos o conceito de temperatura para distinguir quente de frio.

Mas o que é Temperatura?

TEMPERATURA Temperatura é a grandeza física associada ao estado de movimento ou à agitação das partículas que compõem os corpos. Moléculas muito agitadas = Temperatura alta. Moléculas pouco agitadas = Temperatura baixa

Lei zero da termodinâmica Se A está em equilíbrio térmico com B, e A também está em equilíbrio térmico com C, podemos concluir que B está em equilíbrio térmico com C. A B B C A C

Calor A B A B A B TA > TB TA = TB Calor é a transferência de energia de um objeto ou sistema para outro, em razão, exclusivamente, da diferença de temperatura entre eles.

Os processos de propagação de Calor Condução térmica É o processo de transferência de energia através de um meio material, sem transporte de matéria. A energia térmica se propaga de partícula para partícula do meio. Ocorre principalmente nos materiais sólidos.

Como o calor se propaga de partícula para partícula, corpos mais densos, com maior número de partícula por unidade de volume, especialmente partículas livres, são bons condutores. Isto explica por que os metais são bons condutores. Pelo mesmo motivo, os líquidos e gases não são bons condutores de calor. Os materiais em que a condução térmica praticamente não ocorre são chamados isolantes térmicos, por exemplo, a madeira e o isopor.

Exemplos de aplicação As roupas de frio são um exemplo de isolante térmico; o ar que fica retido entre suas fibras dificulta a condução de calor. Os pelos dos animais e a serragem também são bons isolantes térmicos porque retêm ar.

Os iglus, embora feitos de gelo, impedem a condução de calor para o meio externo. Elevando, assim sua temperatura interna.

Convecção térmica A convecção térmica é o processo de transmissão de calor em que a energia térmica se propaga através do transporte de matéria, devido a uma diferença de densidade e a ação da gravidade. Ocorre somente nos fluidos (gases e líquidos).

Outros Exemplos Ar condicionado. Para facilitar o resfriamento de uma sala, o condicionador de ar deve ser colocado na parte superior da mesma. Assim, o ar frio lançado, mais denso, desce, enquanto o ar quente na parte inferior, menos denso, sobe (corrente de convecção)

Geladeira. Para facilitar o resfriamento da geladeira, o congelador deve ser colocado na parte superior da mesma. Assim, o ar frio próximo ao congelador, mais denso, desce, enquanto o ar quente na parte inferior, menos denso, sobe (corrente de convecção).

Irradiação É a propagação de calor através de ondas eletromagnéticas, principalmente os raios infravermelhos (chamados de ondas de calor). Ocorre inclusive no vácuo.

Exemplos A estufa de plantas é feita de vidro, que é transparente à energia radiante do Sol e opaco às ondas de calor emitidas pelos objetos dentro da estufa. Assim, o interior da estufa se mantém a uma temperatura maior do que o exterior.

Na atmosfera terrestre também ocorre o efeito estufa Na atmosfera terrestre também ocorre o efeito estufa. O gás carbônico (CO2) e os vapores de água presentes no ar funcionam como o vidro: são transparentes à energia radiante que vem do Sol, mas opacos às ondas de calor emitidas pela Terra.

A garrafa térmica tem por finalidade evitar as propagações de calor A garrafa térmica tem por finalidade evitar as propagações de calor. Ela é constituída por uma ampola de vidro com faces espelhadas (as faces espelhadas evitam a irradiação). A ampola tem parede dupla de vidro com vácuo entre elas (o vácuo evita a condução e a convecção). Externamente, uma camada de plástico protege a ampola.

exercícios 2-) (UFJF) Há pessoas que preferem um copo de cerveja com colarinho e outras sem o colarinho. O colarinho é espuma que contém ar em seu interior. Considere que a cerveja seja colocada num copo com isolamento térmico. Do ponto de vista físico, qual a função do colarinho? Explique.

3-) (UFRS) A seguir são feitas três afirmações sobre processos termodinâmicos envolvendo transferência de energia de um corpo para outro. I- A radiação é um processo de transferência de energia que NÃO ocorre se os corpos estiverem no vácuo. II- A convecção é um processo de transferência de energia que ocorre em meios fluidos. III- A condução é um processo de transferência de energia que NÃO ocorre se os corpos estiverem à mesma temperatura. Analise cada uma das afirmações e, caso forem incorretas, faça a devida correção e explique o fenômeno.