Termologia: Temperatura

SALAMÊ MINGUÊ, UM SORVETE COLORÊ Tudo o que é frio é frio porque suas moléculas perderam energia térmica

Temperatura e sua medida

A superfície da Terra tem uma temperatura média de cerca de 15 °C, ideal para a vida. Essa temperatura é garantida pelo efeito estufa: a camada de ar que envolve o planeta funciona como um cobertor,que o abafa e impede que parte da energia recebida do Sol por irradiação seja refletida de volta para o espaço.

Mas 15 °C é a temperatura média da superfície terrestre. Localmente, a temperatura pode estar acima ou abaixo disso. Em desertos, como o do Saara, as temperaturas durante o dia podem superar os 50 °C. E, em regiões polares,atingir −80 °C. Isso depende da forma como a energia solar interage com condições físicas da região, como altitude, umidade e ventos.

temperatura

Temperatura é a medida do grau de agitação das moléculas de um corpo. Quanto mais intenso for o movimento das moléculas, maior será a temperatura do corpo, e vice-versa. A temperatura é medida por termômetros, sempre de maneira indireta – ou seja, todo termômetro tem seu princípio de funcionamento baseado na variação de alguma grandeza física que podemos associar à temperatura do objeto em questão. Essas grandezas são chamadas grandezas termométricas.

O termômetro mais comumente utilizado é o de mercúrio. Quando colocamos o instrumento em contato com um objeto mais quente, o objeto transfere energia térmica ao termômetro: a coluna de mercúrio se expande e sobe. O inverso acontece quando o corpo tem temperatura menor que a do mercúrio. Uma escala desenhada no vidro que recobre a coluna de mercúrio associa a altura da coluna à temperatura do corpo ao qual o termômetro está encostado.

Existem diversas escalas termométricas – ou seja, utilizadas para medir a temperatura de um corpo. As mais conhecidas são as escalas Celsius, a Fahrenheit e a Kelvin (ou escala absoluta). As escalas Celsius e Fahrenheit são criadas com base em dois pontos fixos – ou seja, sistemas cujas temperaturas são conhecidas e bem definidas. Normalmente, os pontos fixos são o ponto de fusão e o ponto de ebulição da água. Cada escala termométrica utiliza um valor específico para representar os mesmos pontos fixos. Mas é possível estabelecer a relação matemática entre duas delas.

relação entre as escalas

A temperatura de um corpo pode ser expressa por diferentes valores quando é medida em diferentes escalas. Um bloco de gelo que se encontra a uma temperatura de 0 °C (na escala Celsius, portanto) também está a 32 °F (na escala Fahrenheit) e a 273 K (na escala Kelvin). Analogamente, um corpo qualquer que apresente uma temperatura de 212 °F apresenta uma temperatura de 100 °C ou 373 K.

A temperatura define o ritmo de agitação das partículas de um corpo

A altura da coluna de mercúrio varia conforme a temperatura de um corpo

Uma mesma temperatura tem diferentes valores, dependendo da escala

A função dos cobertores não é aquecer, mas isolar o corpo do ambiente externo. A lã natural ou artificial dificulta a perda de energia do corpo para o ambiente. A energia toda retida debaixo das cobertas provoca a sensação de aquecimento.

Todas as escalas mantêm uma relação matemática entre suas medidas, que obedece à seguinte proporção:

-> T_C é a temperatura de um dado corpo, medido na escala Celsius;

-> T_F é a mesma temperatura do corpo, agora medida na escala Fahrenheit;

-> T_K representa a mesma temperatura, medida na escala Kelvin.

Para converter a temperatura de um corpo de uma escala em outra, basta resolver a equação correspondente às duas escalas.

calor

Sempre que dois corpos de temperaturas distintas são colocados em contato,ocorre espontaneamente uma transferência de energia térmica do corpo mais quente para o corpo mais frio.Essa energia térmica transferida entre corpos que apresentam temperaturas iniciais distintas é o que se chama, em física, de calor.

Calor: é a quantidade de energia transferida entre corpos que apresentam temperaturas distintas. O calor pode ser medido em joules (J) ou em calorias (cal).

Essa transferência de calor se dá até que ambos os corpos apresentem a mesma temperatura final, ou seja, o mesmo grau de agitação de suas moléculas. Isso acontece quando os corpos atingem o equilíbrio térmico. É o que ocorre com os termômetros: a coluna de mercúrio sobe enquanto a temperatura dessa substância é diferente da do corpo com que está em contato. E estaciona quando as temperaturas se igualam.

Equilíbrio térmico: Dois ou mais corpos atingem o equilíbrio térmico quando suas temperaturas se tornam iguais, ou seja, não há mais transferência de energia térmica entre eles.

ISOPOR DE ESQUIMÓ Assim como o material usado nas geladeiras portáteis, o gelo também pode funcionar como isolante térmico. Apesar de serem frias, as paredes de gelo de um iglu impedem a troca de calor entre os corpos do interior e o ambiente externo

Para converter a temperatura ambiente de 25 °C para as escalas Fahrenheit e Kelvin, basta aplicar as equações de conversão entre as escalas:

De Celsius para Fahrenheit:

De Celsius para Kelvin:

Quem cozinha num fogão a lenha observa todas as formas de transferência de calor

Processos de propagação do calor

A transferência de energia térmica ocorre naturalmente de um corpo de maior temperatura para um corpo de menor temperatura. Essa propagação pode se dar por diferentes processos:

Condução térmica É o processo de propagação que se dá pela transmissão da agitação molecular de uma partícula para a seguinte; portanto, para que haja propagação do calor por condução, é preciso a intermediação de um meio físico entre os corpos que inicialmente se encontram a temperaturas distintas. A eficiência dessa transferência depende da natureza do material que constitui esse meio físico, ou seja, se esse material é bom ou mau condutor de calor.

O alumínio é um bom condutor de calor: esse metal se aquece e se resfria rapidamente. Por isso, ele é ideal para as latas de refrigerante.Colocada na geladeira, a lata deixa o calor fluir facilmente do líquido em seu interior para o ardo refrigerador. Isso faz com que a temperatura do refrigerante diminua rapidamente. Ao contrário, os maus condutores térmicos são os materiais que dificultam a troca de calor entre dois corpos. São os chamados isolantes térmicos,empregados quando é necessário reduzir ao máximo a transferência de calor entre dois corpos. O baquelite é um mau condutor de calor.Por isso, essa resina sintética costuma ser usada em cabos de panela.

Convecção térmica É o processo de propagação de calor por meio do transporte de matéria de um sistema. Ocorre sempre que há uma diferença de temperatura num líquido ou gás, o que altera a densidade de material. É o que ocorre,por exemplo, quando se aquece água numa panela.A chama do fogão esquenta a água que está no fundo da panela mais rapidamente do que a porção superior. Essa diferença de temperaturas,ainda que pequena, faz com que a porção inferior de água se torne menos densa que a porção superior. Como o material menos denso tende a subir e o mais denso a descer, cria-se um ciclo chamado corrente de convecção.

Densidade: é a relação entre a massa e o volume de um corpo, ou seja, a medida de matéria que existe em determinado volume. Quanto mais matéria houver em um volume, mais denso o corpo será.

Radiação térmica ou irradiação É o processo de transferência de energia térmica por ondas eletromagnéticas. É o único processo que não depende da existência de um meio físico entre os corpos. Para chegar à Terra, a energia proveniente do Sol viaja em ondas pelo vácuo do espaço sideral, porque se propaga por irradiação.A sensação de calor que sentimos quando nos expomos à luz solar se deve essencialmente à radiação infravermelha.

Ondas eletromagnéticas: Quando se propagam,as ondas transportam apenas energia, não matéria. As ondas do mar transportam energia sem“empurrar” a água. As ondas eletromagnéticas fazem o mesmo no espaço.Todo corpo emite calor por ondas eletromagnéticas.

É comum alguém reclamar da temperatura alta de um dia de verão comum “Puxa, que calor!”Cientificamente, a expressão está incorreta.A grandeza física associada à sensação de quente e frio é a temperatura.Calor é a energia térmica transferida entre corpos de diferentes temperaturas.

O alto da parede é o lugar ideal para instalar aparelhos de ar-condicionado. É perto do teto que se concentra a porção mais quente de ar de uma sala. Resfriado,o ar fica mais denso e desce, dando espaço a outra porção de ar quente, que será resfriada também.Aos poucos, todo o arda sala é resfriado.