Termologia - Cap. 18 - Professor Bruce Colombi

Termologia

Em todo nosso dia-a-dia, estamos acostumados àssensações de quente ou frio ao encostarmos em algunsobjetos. São SENSAÇÕES TÉRMICAS.

Estamos habituados a associar essas sensações térmicascom o conceito de temperatura, onde nos equivocamos;por exemplo, se você tirar os calçados e colocar um dospés no tapete e o outro no piso cerâmico, num dos pésvocê terá a sensação de frio e no outro, não.

Acontece que tanto o piso cerâmico quando o tapete estãona mesma temperatura, isso prova que o nosso tato nãoé sempre confiável.

Se o piso e o tapete têm a mesma temperatura, tenteexplicar o que aconteceu.

O piso cerâmico troca calor maisrapidamente do que o tapete (cujo interior hábastante ar, um isolante térmico). Atransferência mais rápida do calor dos péspara o piso cerâmico causa a sensação deque o piso está mais frio que o tapete.

Uma barra de metal que está inicialmenteà temperatura ambiente, num local à sobra,seja colocada sobre o sol forte do meio-dia.

Medidas bem precisas mostram que, àmedida que é aquecida, a barra tem seucomprimento aumentado. O aumento dovolume de um material provocado peloaquecimento de um material se chamaDILATAÇÃO TÉRMICA.

Depois de algum tempo, a mesma barrade ferro é levada de volta à sombra, a barrairá resfriando gradualmente e, enquanto issoocorre, irá voltando ao comprimento de ummaterial quando sua temperatura diminui edenominada CONTRAÇÃO TÉRMICA.

Se a barra for colocada numageladeira, continuará a esfriar e a sofrercontração.

Os termômetros mais comuns se baseiamnos conceitos de dilatação e contraçãotérmica só que, em vez de uma barrasólida, se utiliza uma coluna de líquido, quegeralmente é álcool colorido ou mercúrio.

Quando submetida a diferentestemperaturas, a coluna de líquido mudaconsideravelmente de volume. Quanto maioro comprimento da coluna, maior a dilataçãosofrida e, portanto, mais alta é a temperatura.

Termômetro de

Mercúrio

Termômetro de Álcool Colorido

O cientista sueco Anders Celsius (1701 – 1744) crioua escala de temperatura mais comum no nosso dia-a-dia.

Celsius colocou um termômetro de coluna líquidanum frasco com gelo derretendo. Fez uma marca novalor ZERO para essa temperatura. Colocou o mesmotermômetro na água fervendo, fez mais uma marca eatribuiu o valor 100 para essa temperatura.

O símbolo de Celsius é °C. Assim, a temperatura queo gelo derrete é 0°C e a temperatura que a água ferve é100°C.

Termômetro com

água fervendo

Termômetro

com gelo

Imagine dois cubos de fero sólido. Umdeles está a 10 C e o outro a 30 C. Se ocolocarmos em contato, percebemos que, nosminutos seguintes suas temperaturas semodificam até chegar a uma situação em queambos a mesma temperatura 20 C, quandoisso acontece, dizemos que atingiram oEQUILÍBRIO TÉRMICO.

Por que dois corpos que estão a temperaturasdiferentes atingem o equilíbrio térmico algumtempo depois de serem colocados emcontato?

A explicação para esse acontecimento é que hátransferência de energia do corpo mais quente para omais frio.

A energia transferida entre dois corpos que têmtemperaturas diferentes é denominada de calor.

O calor sempre flui do mais quente para o mais frio.

Esse processo é chamado de troca de calor e ocorre atéque o equilíbrio térmico seja estabelecido.

10°CNão estão em Equilíbrio Térmico 30°C

10°C 30°C

Troca de calor

20°C 20°C

Após algum tempo

A transferência de energia de um corpo mais quente para outro mais frio pode acontecer por três modos distintos:

Condução térmica;

Convecção térmica;

Irradiação térmica.

Quando a troca de calor ocorre entre dois corpos em contato direto, ou que estejam unidos por um material condutor de calor, o processo é chamado de condução térmica.

No processo de condução térmica, não há movimentação de material de um corpo para outro. Há, apenas, transporte de energia, ou seja, transferência de calor.

Desde a pré-história o ser humano observa a natureza e aprende com ela.

Os humanos primitivos perceberam que alguns animais que resistem ao frio são revestidos de pêlos.

Essa observação fez com que os humanos da pré-história utilizassem peles para se proteger do frio.

O isopor, usado para fazer caixas térmicasisolantes, se vale exatamente desse mesmoprincípio. Ele nada mais é do que um tipo deplástico (poliestireno) fabricado para conterminúsculas bolhas de ar dentro de si. Essasbolhas são tão pequenas que não asconseguimos ver, mas é a sua presença que odeixa fofo e um bom isolante térmico.

O gelo também é, por incrível que possaparecer, um bom isolante térmico. Os esquimóspossivelmente perceberam que a camada degelo que se forma na superfície dos lagosimpede o contato do ar frio com a água, ouseja, funciona como um isolante. Surgiudaí, fazer as cabanas de iglu (cabanas de gelo).

São metais empregados em panelas pois garantem a rápida transferência do calor da chama para o alimento.

Já o cabo de muitas panelas é de madeira, que é um material isolante e evita queimadura em quem o manuseia.

Transferência de calor por meio de um material líquido ou gasoso.

O ar quente apresenta tendência a subir e o frio, a descer. O ar nas proximidades do aquecedor fica mais quente e sobe. Isso favorece a circulação do ar no ambiente.

No caso do aquecedor, a movimentação do ar, mais quente e mais frio, cria as chamadas correntes de convecção.

No caso do ar condicionado, onde você colocaria ele para garantir o resfriamento?

Quando se leva ao fogo uma panela comágua, estabelecem correntes de convecçãonesse líquido.

Embora não possamos observar essascorrentes diretamente, podemos evidenciar, sejogarmos um pouco de serragem na água.Veremos a serragem se movimentar, seguindo ocaminho das correntes de convecção.

Obs.: No sólido não se pode haver transferênciade pedaços de materiais, por isso não existecorrente de convecção.

Um terceiro conceito de transferência de calor de um corpo mais quente para um mais frio é a irradiação térmica.

Se caracteriza pela transferência de calor mesmo que dois corpos estejam separados por vácuos, ou seja, separados por uma região que não há material algum.

O calor transmitido por irradiação térmica é denominado ondas de calor. As ondas de calor provenientes do Sol atravessam uma grande distância, no vácuo, até chegar à Terra e transferir a ela o calor do Sol.