Estudo do Calor: Um Tema Multidisciplinar

Educação e Pedagogia

14/09/2015

Uma mulher das cavernas buscando emprego em uma grande cidade

Olá você é a garota das cavernas? Acho que não tenho trabalho para você aqui, mas o que sabe fazer?

Ela começa atritar pedras até conseguir fazer faíscas.

A mesa do entrevistador pega fogo.

...além de fogo?

Até o século XVIII, o fogo era considerado um fluido, proposta a teoria do calórico (Teoria que definia o fogo como fluido invisível e inodoro, este se chamava calórico.) Esta teoria defendia que todos os corpos possuíam um fogo interno.

O calórico era o responsável pela variação de temperatura de tudo no universo. Quanto maior a temperatura, mais “calórico” este corpo possuía, no entanto, esta era uma propriedade finita.

No decorrer dos séculos, a raça humana passou a dominar o fogo e, assim, várias vezes tentou explicar o fluido. Com o passar dos tempos, perceberam que as chamas produziam calor, este calor não poderia ser explicado por uma lei, no entanto, é coerente dizer que muitas foram às explicações para este fenômeno.

O que dificultou a construção de um enunciado ou um conceito para calor foi o fato que, temperatura e calor não possuem o mesmo significado, embora apresentem propriedades relacionadas.

Calor é o nome da energia transferida de um sistema a outro, exclusivamente, em virtude da diferença de temperatura entre eles, isto é, calor é a energia que transita de um corpo para outro. Sempre esta energia sai do mais quente para o mais frio.

Em suma, calor é a energia em trânsito.

Não é correto afirmar que um objeto possui mais calor que outro, o ideal é dizer: um objeto contém mais energia que o outro, uma vez que a energia permanece no sistema após a transferência.

Mas, o que acontece com a energia absorvida por um objeto? É óbvio que a energia total do objeto aumenta após receber calor. Segundo a termodinâmica, os corpos entram em equilíbrio térmico porque a energia se desloca de um corpo para outro de modo que, em um momento, ambos alcançarão a mesma temperatura.

A temperatura é a medida da energia cinética média das partículas de um objeto. Ao transferir energia (calor) de um objeto para outro, a energia cinética média das moléculas aumenta, as partículas se movem mais rapidamente e então a temperatura também se eleva.

Quando uma substância sofre mudança de estado, sua energia cinética é convertida em energia potencial, assim, sua temperatura permanece constante. Isto é facilmente observado no ponto de ebulição e de fusão de uma substância.

No ponto de fusão e de ebulição, a temperatura permanece constante devido à conversão da energia cinética em energia potencial, assim, a transferência de calor para um objeto não provoca alteração na temperatura.

Concluímos que temperatura é unidade que mede o calor, uma vez que, calor é a energia em trânsito. A temperatura mede a energia que transita de um corpo para o outro.

Três escalas muito utilizadas para temperatura são: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Cada escala parte de um valor qualquer para o ponto de fusão e ebulição.

A escala Celsius é a usada no Brasil, porém, a escala adotada pelo SI (Sistema Internacional de medidas) é o Kelvin.

Em Celsius (°C), partiremos do ponto de fusão 0°C até 100°C para o ponto de ebulição. Valores condizentes para pressão a 1 atm.

Vamos pensar um pouco.

Como faço para transformar valores de uma escala em outra?

A seguir iremos aprender.

Equação usada para fazer conversão entre unidades.

C = F - 32 = K - 273

5 9 5

C É o valor da temperatura em graus Celsius.

F É a temperatura em Fahrenheit.

K É a temperatura em Kelvin.

A escala Kelvin (adotada pelo SI) é definida em termos de duas temperaturas fixas: o zero absoluto e o ponto triplo da temperatura da água. O ponto zero absoluto é a mais baixa temperatura atingida pela água e o ponto triplo é a temperatura na qual a água coexiste em três estados (sólido, líquido e gasoso).

A única unidade que não é acompanhada pelo símbolo (°) é Kelvin.

Temperatura ambiente é 25°C, no SI é 298K.

Para converter °C em K ou K em °C basta somar 273 ao valor em °C e vice-versa.

K = 273 + °C

Exemplo:

Faça a conversão entre as unidades:

a) 10°C para K → 10 + 273 = 283 K

b) 283K para °C → 283 = 273 + °C → °C = 283 - 273= 10 °C