CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - FÍSICA Ensino Médio, 2ª Série CONCEITO DE TEMPERATURA...

CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - FÍSICA

Ensino Médio, 2ª Série

CONCEITO DE TEMPERATURA E CALOR

Física, 2° anoConceito de 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.


TEMPERATURA

Temperatura é a grandeza física associada ao estado de

movimento ou à agitação das partículas que compõem os

corpos (1).

Moléculas muito agitadas = Temperatura alta.

Moléculas pouco agitadas = Temperatura baixa.


MEDIÇÃO DE TEMPERATURA

O termoscópio foi o primeiro instrumento

construído para medir a temperatura, em

1597 por Galileu Galilei.

Consiste em um bulbo cheio de ar, provido de um tubo imerso em um recipiente contendo um líquido. Quando o ar aquece a pressão aumenta e o líquido desce.

Imagem: Galilean thermoscope. Reproduction of the Institute and Museum for the History of Science of Florence. Source: Photo of Franca Principe - IMSS Florence. / Max Planck Institute for the History of Science / Berlin Declaration on Open Access to Knowledge in the Sciences and Humanities.


TERMÔMETROS

Todo dispositivo usado para medir temperatura é chamado de

termômetro.

Há vários tipos de termômetros. Os mais comuns são:

Termômetro clínico;

Termômetro de lâmina bimetálica;

Termômetro a gás;

Termômetro de rua.

.


Termômetro Clínico

Tem por finalidade medir a temperatura do corpo humano, por

isso indica valores entre 35 °C e 42 °C.

.

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Termômetro de Lâmina Bimetálica

É utilizado para avaliar a temperatura em ambientes fechados,

como fornos e câmaras frigoríficas.

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Termômetro a Gás

É utilizado para medir baixas temperaturas. É muito usado em

laboratórios de pesquisa.

Imagem: Kuroisam / Public Domain. (Tradução Nossa).


Termômetro de Rua

É utilizado para registrar a temperatura do ar no local. Consiste

em um circuito elétrico no interior de um relógio digital, que

capta a temperatura do ambiente.

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EQUILÍBRIO TÉRMICO

Todos os corpos, sempre que possível, tendem a ir

espontaneamente para o mesmo estado térmico.

Portanto:

“Dois ou mais sistemas físicos estão em equilíbrio térmico entre

si quando suas temperaturas são iguais” (2).


As partículas da água “quente” fornecem parte de sua energia

de agitação para as partículas da água “fria” e vice-versa. A

troca de energia só é interrompida quando o equilíbrio térmico é

atingido.

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CALOR

Calor é a transferência de energia de um objeto ou sistema

para outro, em razão, exclusivamente, da diferença de

temperatura entre eles.


TEORIA DO CALOR COMO SUBSTÂNCIA (CALÓRICO)

No século XVIII, o calor era considerado uma espécie de

substância invisível ou um tipo de fluido.

Segundo essa teoria, a substância “calor” ou “calórico”

apresentava características especiais:

penetrava facilmente na matéria;

era atraída pela matéria;

não podia ser criada nem destruída;

não possuía massa.


A teoria do calórico se tornou obsoleta, quando não conseguiu

explicar o aquecimento provocado por atrito entre dois objetos,

como um esfregar de mãos , por exemplo.

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AS UNIDADES DE MEDIDA DO CALOR

A unidade oficial de calor no Sistema Internacional de Unidades

(SI) é o Joule (J).

No entanto, na resolução de problemas de troca de calor, dá-se

preferência, por razões históricas, à unidade caloria (cal).

1 cal = 4,18 J


Caloria é quantidade de calor que 1 grama de água pura deve

receber, sob pressão normal, para que sua temperatura seja

elevada de 14,5 °C para 15,5 °C.

A unidade múltipla quilocaloria (kcal) também é muito usada

na medida de quantidade de calor.

1 kcal = 1 000 cal = 103 cal


PROCESSOS DE PROPAGAÇÃO DO CALOR

A mudança da energia térmica da região de maior temperatura

para a de menor temperatura pode ser processada de três

maneiras distintas:

condução;

convecção;

Irradiação.


CONDUÇÃO TÉRMICA

É o processo de propagação de calor, no qual a energia térmica passa de partícula para partícula em um meio.

Condução de calor através de uma barra de metal.

Imagem: Clive M. Countryman / Forest Service - United States Department of Agriculture / U.S. Public Domain.


CONDUTORES E ISOLANTES TÉRMICOS

Condutores térmicos são materiais nos quais o processo de

condução do calor é acentuado.

Exemplo: os metais.

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Isolantes térmicos são materiais nos quais ocorre pouca ou

nenhuma transmissão de calor.

Exemplos: madeira e isopor.

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CONVECÇÃO TÉRMICA

É o processo de propagação de calor, no qual a energia térmica

se propaga pela movimentação de massas líquidas ou gasosas,

que alteram suas posições no meio devido à diferença de

densidade.


A transferência de energia por convecção, só ocorre em

materiais fluidos (líquidos ou gases).

É um fenômeno cíclico, no qual formam-se correntes de

convecção, ou seja, o fluido (ar ou água) mais quente tende a

subir e o mais frio tende a descer.


A refrigeração dos alimentos em refrigeradores domésticos,

assim como o aquecimento da água em uma chaleira

acontecem por correntes de convecção.

Imagem: Oni Lukos / GNU Free Documentation License

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As brisas que ocorrem nas regiões litorâneas podem ser

explicadas pela existência de correntes de convecção (3).

Imagem: Yue Guan / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.(Tradução Nossa).


IRRADIAÇÃO TÉRMICA

É o processo de propagação de calor em que a energia térmica

se propaga sob a forma de ondas eletromagnéticas.

A energia chega até o indivíduo, por um tipo de radiação que se

propaga tanto na matéria, como no vácuo.


A energia do Sol, que viaja no vácuo e aquece o nosso planeta,

é transmitida por irradiação térmica.

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Imagem da terra: Heikenwaelder Hugo, Austria / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic.


Alguns materiais como o vidro e o plástico dificultam a

passagem da radiação térmica (forma de transmissão do calor

por meio de radiação eletromagnética), mas permitem a

passagem da luz, por isso a maioria das estufas possuem

cobertura de vidro ou de plástico.

Imagem: Joseolgon / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.


EFEITO ESTUFA

A presença de vapor de água e gás carbônico faz a atmosfera

reter grande parte das ondas emitidas pelos objetos da

superfície terrestre. Esse efeito é fundamental para que a Terra

tenha uma temperatura média adequada.


A preocupação dos cientistas é porque as atividades humanas

estão aumentando muito esse efeito.

Então, de um fenômeno benéfico e essencial, o efeito estufa

poderá se tornar catastrófico.


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DIFERENÇA ENTRE TEMPERATURA E CALOR

Temperatura é a medida do grau de agitação das moléculas de

um sistema.

Calor é a forma de transferir energia de um corpo ou sistema

para outro.


LEMBRANDO

A propagação do calor pode ocorrer por três processos:

condução, convecção e irradiação.

A condução acontece, em geral, nos sólidos.

A convecção predomina nos líquidos e gases, através de

correntes de convecção.

A irradiação ocorre pela radiação; não é necessária a

presença da matéria.

Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso

4 Galilean thermoscope. Reproduction of the

Institute and Museum for the History of Science of Florence. Source: Photo of Franca Principe - IMSS Florence. / Max Planck Institute for the History of Science / Berlin Declaration on Open Access to Knowledge in the Sciences and Humanities

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7 1-1111 / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:20050501_1315_2558-Bimetall-Zeigerthermometer.jpg

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8 Kuroisam / Public Domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:TermometroDeGas.png

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9 ŠJu / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

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Tabela de Imagens

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File:Convection.gif09/03/2012

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26a SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

Acervo SEE-PE 19/03/2012

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Acervo SEE-PE a partir de http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earth-Erde.jpg.

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30b Heikenwaelder Hugo, Austria / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic.

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