O que e o Equilibrio Termico_ Formula, exemplo e exercicios

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Equilíbrio Térmico
O equilíbrio térmico, também chamado de equilíbrio termodinâmico, é
quando dois corpos ou substâncias atingem a mesma temperatura.
Este conceito da termodinâmica está relacionado com a transferência
de calor espontânea (energia térmica) que ocorre entre dois corpos
em contato.
Nesse processo, o corpo mais quente transfere calor para o corpo
mais frio até que ambos tenham a mesma temperatura.
Esquema da transferência de calor
A troca de energia entre dois corpos (energia calorí�ca) resulta na
perda de energia térmica do corpo mais quente e no ganho de energia
do corpo mais frio.
Exemplo
Como exemplo, podemos citar a mistura de café quente com leite frio.
Ainda que tenham temperaturas iniciais distintas, em pouco tempo o
corpo mais quente (café) transfere energia térmica para o mais frio
(leite). Assim, a mistura �ca morna, resultado do equilíbrio térmico.
Supondo que a café estava a 50 °C e o leite a 20 °C, o equilíbrio
térmico é atingido quando ambos estão com 35 °C.
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Propagação de Calor
Importante salientar que calor é a troca de energia e sua transferência
pode ocorrer de três maneiras:
Condução térmica: aumento da energia cinética;
Convecção térmica: criação de correntes de convecção;
Irradiação térmica: por meio de ondas eletromagnéticas.
Tipos de Propagação de Calor
Leia mais: Propagação de Calor.
Fórmula
Para calcular o equilíbrio térmico, utiliza-se a seguinte fórmula:
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Q + Q + Q ... = 0 ou ƩQ=0
Sendo,
Q: quantidade de calor (temperatura dos corpos)
Assim, sabemos que a soma de todas as energias térmicas é nula.
O calor sensível está relacionado com a variação de temperatura dos
corpos. Ele é calculado pela seguinte fórmula:
Q = m . c . Δθ
Onde,
Q: quantidade de calor sensível (cal ou J)
m: massa do corpo (g ou Kg)
c: calor especí�co da substância (cal/g°C ou J/Kg.°C)
Δθ: variação de temperatura (°C ou K)
Leia também sobre Calorimetria e Calor e Temperatura.
Exercícios de Vestibular com Gabarito
1. (Mackenzie) Quando misturamos 1,0 kg de água (calor especí�co
sensível = 1,0 cal/g°C) a 70°C com 2,0 kg de água a 10°C, obtemos 3,0
kg de água a:
a) 10°C
b) 20°C
c) 30°C
d) 40°C
e) 50°C
2. (UFP-RS) Considere as a�rmações a seguir:
I. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, ambos possuem a
mesma quantidade de calor.
II. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, ambos possuem a
mesma temperatura.
III. Calor é transferência de temperatura de um corpo para outro.
IV. Calor é uma forma de energia em trânsito.
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Das a�rmações acima, pode-se dizer que:
a) I, II, III e IV são corretas
b) I, II, III são corretas
c) I, II e IV são corretas
d) II e IV são corretas
e) II e III são corretas
3. (FATEC-SP) Um sistema A está em equilíbrio térmico com outro B e
este não está em equilíbrio térmico um outro C. Então, podemos dizer
que:
a) os sistemas A e C possuem a mesma quantidade de calor.
b) a temperatura de A é diferente da de B.
c) os sistemas A e B possuem a mesma temperatura.
d) a temperatura de B é diferente da de C, mas C pode ter temperatura
igual à do sistema A.
e) nenhuma das anteriores.
4. (UFV-MG) Quando dois corpos de materiais diferentes estão em
equilíbrio térmico, isolados do meio ambiente, pode-se a�rmar que:
a) o mais quente é o que possui menor massa.
b) apesar do contato, suas temperaturas não variam.
c) o mais quente fornece calor ao mais frio.
d) o mais frio fornece calor ao mais quente
e) suas temperaturas dependem de suas densidades.
5. (UFScar-SP) Dois corpos A e B, de massas m e m , estão
inicialmente às temperaturas t e t , respectivamente, com t ≠ t .
Num dado instante, eles são postos em contato térmico. Após atingir
o equilíbrio térmico, teremos:
a) t’a > t’b
b) t’a < t’b
c) t’a = t’b
d) n.d.a.
Veja também a de�nição de Equilíbrio na Física.
A B
A B A B
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