Estudo de Termometria e Calor

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Sumário
Termometria 2
Dilatometria 6
Propagação de Calor 13
Calorimetria 20
Gases Ideais – 1ª Lei da Termodinâmica 30
Gases Ideais - 2ª Lei da Termodinâmica 42
Gabarito 47
Termologia
2 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
MÓDULO 01: TERMOMETRIA
Vamos iniciar o nosso estudo na termologia, parte da física 
que estuda o calor e a temperatura, causas e efeitos das 
suas variações. O ponto de partida é a diferença entre calor e 
temperatura.
TEMPERATURA
A primeira noção que se tem de temperatura é a sensação de 
frio ou de quente, verificada ao se tocar um corpo. Ao tocarmos 
diversos objetos, na maioria das vezes, conseguimos colocá-
los em ordem crescente de temperatura, dizendo qual está à 
temperatura maior e à temperatura menor. O sentido do tato nos 
proporciona a mais simples noção de temperatura de um corpo. 
Porém, nossos sentidos se enganam com muita frequência, não 
podendo ser utilizados como medida precisa para a temperatura, 
pois eles são diferentes de uma pessoa para outra e dependem 
do estado em que ela se encontrava anteriormente. Por exemplo, 
se mergulharmos a mão direita em água quente e a esquerda em 
água fria e, em seguida, mergulharmos as duas em água a uma 
temperatura intermediária, esta água nos parecerá mais fria na 
mão direita e mais quente na mão esquerda.
A conceituação de temperatura é fundamental para o 
estudo da termologia. Em geral, os corpos são formados de 
moléculas e estas formadas de átomos. Dizemos que os corpos 
são constituídos de partículas. As partículas que formam um 
corpo estão em constante vibração; portanto, elas são dotadas 
de uma energia de vibração denominada energia térmica. No 
aquecimento de um corpo, a energia térmica de suas partículas 
aumenta e, no resfriamento, essa energia diminui. A temperatura 
de um corpo é uma grandeza relacionada ao “grau” médio de 
vibração das partículas que o compõe.
CALOR
Quando aproximamos dois corpos com temperaturas 
diferentes, sabemos que o grau de agitação das partículas 
é diferente. A natureza não permite essa “desigualdade 
energética” e, espontaneamente, energia fluirá da maior para 
a menor temperatura. Essa energia em trânsito recebe o nome 
de calor. Observe que é errado dizer que um corpo possui calor. 
Calor é energia transferida. No sistema internacional de unidades 
calor será dado em joule. Entretanto, uma outra unidade é muito 
usual: a caloria. A equivalência entre joule e caloria é dada por:
1 4 18cal J= ,
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
O termômetro é um instrumento que, após permanecer em 
contato com um corpo por determinado período de tempo, entra 
em equilíbrio térmico (mesma temperatura) com ele. Uma escala 
numérica no instrumento permite a quantização da temperatura 
do corpo.
Um termômetro é construído escolhendo-se uma substância 
temométrica e uma propriedade termométrica dessa substância. 
Por exemplo, a substância termométrica pode ser um líquido 
colocado em um reservatório (bulbo), ligado a um tubo de vidro 
capilar, e a grandeza termométrica, o comprimento da altura da 
coluna; ou a substância termométrica pode ser um gás à pressão 
constante, e a grandeza termométrica, o volume do gás.
Inicialmente, trataremos da escala arbitrária de temperatura 
e, em seguida, estudaremos as duas escalas mais utilizadas 
no mundo: a escala Celsius e a escala Fahrenheit. No tópico 
seguinte, trataremos da escala Kelvin.
ESCALA CELSIUS
A Escala Celsius foi construída em 1742, pelo físico e astrônomo 
sueco Anders Celsius, que adotou para o ponto de fusão de gelo o 
valor 0 e para o ponto de ebulição da água o valor 100. Dividiu-
se o intervalo obtido entre os pontos fixos em cem partes iguais, 
em que cada par- te corresponde à uma unidade da escala e foi 
denominada de grau Celsius, cujo símbolo é o ºC.
ESCALA FAHRENHEIT
Construída, em 1724, pelo físico alemão Daniel Gabriel 
Fahrenheit, que adotou o valor 0 para a mistura, água, gelo 
picado e sal, e o valor 100 para a temperatura do corpo humano. 
Dividiu-se o intervalo entre esses pontos fixos em 100 partes 
iguais e cada parte recebeu o nome de grau Fahrenheit, cujo 
símbolo é ºF.
CONVERSÃO ENTRE CELSIUS E FAHRENHEIT
Conhecendo-se a temperatura em qualquer uma das duas 
escalas citadas (Celsius e Fahrenheit), é possível a conversão 
para a outra. Na tabela seguinte, temos a indicação dos pontos 
do gelo, do vapor e de um ponto qualquer nas duas escalas 
apresentadas.
Na figura seguinte, temos a representação dos pontos 
correspondentes à tabela.
Com base na figura, podemos escrever que:
T Tc f�
�
�
�
�
0
100 0
32
212 32
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Somente para as escalas Celsius e Fahrenheit, a expressão 
acima pode ser escrita como:
T Tc f
5
32
9
�
�
ESCALA KELVIN
Como a temperatura de um corpo está relacionada com o grau 
de agitação de suas moléculas, podemos dizer que as escalas 
Celsius e Fahrenheit são relativas, uma vez que elas não atribuem 
o valor zero ao estado de agitação molecular mais baixo.
A temperatura está relacionada à energia de movimento das 
moléculas de um corpo; assim, ao diminuirmos sua temperatura, 
suas moléculas ficam mais lentas. Podemos imaginar um estado 
em que todas as moléculas estão paradas, ou seja, agitação 
térmica nula correspondendo à temperatura zero, a qual 
denominamos zero absoluto.
Kelvin verificou experimentalmente que a pressão de um gás 
diminuía quando resfriado a volume constante. Como a pressão 
do gás está relacionada com o choque de suas partículas com as 
paredes do recipiente, quando a pressão fosse nula, as moléculas 
estariam em repouso, a agitação térmica seria nula e a sua 
temperatura também. Conclui-se, então, que isso aconteceria se 
o gás fosse resfriado até – 273 ºC. A partir daí, Kelvin definiu 
esse valor como sendo o zero absoluto (0 K). Logo, a conversão 
entre a escala Celsius e a escala Kelvin pode ser feita como:
T Tk c� � 273
Posteriormente, descobriu-se ser impossível atingir o estado 
de agitação molecular nula; as moléculas têm uma energia 
mínima denominada energia do ponto zero e o zero absoluto é 
inatingível na prática. O zero absoluto é obtido por extrapolação 
e não deve ser interpretado como o estado em que as partículas 
estariam em completo repouso, pois elas possuem uma energia 
mínima finita e apresentam movimento.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
01 
(IFCE) Um médico, no Brasil, mede a temperatura de seu 
paciente e o termômetro registra 37 °C. Esta temperatura, 
expressa em Fahrenheit é igual a 
A) 90,8 
B) 96,8 
C) 94,6 
D) 92,0 
E) 98,6 
02 
(IMED) Uma temperatura é tal que 18 vezes o seu valor 
na escala Celsius é igual a -10 vezes o seu valor na escala 
Fahrenheit. Determine essa temperatura. 
A) 8 °F 
B) 16 °F 
C) 32 °F 
D) 64 °F 
E) 128 °F 
03 
(IFCE) Ao tomar a temperatura de um paciente, um médico 
do programa “Mais Médicos” só tinha em sua maleta um 
termômetro graduado na escala Fahrenheit. Após colocar 
o termômetro no paciente, ele fez uma leitura de 104 °F. 
A correspondente leitura na escala Celsius era de 
A) 30. 
B) 32. 
C) 36. 
D) 40. 
E) 42. 
04 
(UERJ) Observe na tabela os valores das temperaturas dos 
pontos críticos de fusão e de ebulição, respectivamente, 
do gelo e da água, à pressão de 1 atm, nas escalas 
Celsius e Kelvin.
Pontos críticos
Temperatura
°C K
Fusão 0 273
Ebulição 100 373
Considere que, no intervalo de temperatura entre os pontos 
críticos do gelo e da água, o mercúrio em um termômetro 
apresenta uma dilatação linear.
Nesse termômetro, o valor na escala Celsius correspondente 
à temperatura de 313 K é igual a 
A) 20 
B) 30 
C) 40 
D) 60 
05 
(Mackenzie) Um internauta, comunicando-se em uma 
rede social, tem conhecimento de que naquele instante 
a temperatura em Nova Iorque é TNI = 68 °F, em Roma é 
TRO = 291 K e em São Paulo, TSP = 25 °C. Comparando essas 
temperaturas, estabelece-se que 
A) TNI < TRO <TSP
B) TSP < TRO < TNI
C) TRO < TNI < TSP 
D) TRO < TSP < TNI
E) TNI < TSP < TRO
06 
(Acafe) Largamente utilizados na medicina, os termômetros 
clínicos de mercúrio relacionam o comprimento da coluna 
de mercúrio com a temperatura. Sabendo-se que quando a 
coluna de mercúrio atinge 2,0 cm, a temperatura equivale 
a 34 °C e, quando atinge 14 cm, a temperatura equivale a 
46 °C. Ao medir a temperatura de um paciente com esse 
termômetro, a coluna de mercúrio atingiu 8,0 cm.
A alternativa correta que apresenta a temperatura do 
paciente, em °C, nessa medição é: 
A) 36 
B) 42 
C) 38 
D) 40 
Termologia
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07 
(Uern) Em um determinado aeroporto, a temperatura 
ambiente é exibida por um mostrador digital que indica, 
simultaneamente, a temperatura em 3 escalas termométricas: 
Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Se em um determinado instante 
a razão entre a temperatura exibida na escala Fahrenheit e na 
escala Celsius é igual a 3,4, então a temperatura registrada 
na escala Kelvin nesse mesmo instante é 
A) 272 K. 
B) 288 K. 
C) 293 K. 
D) 301 K. 
08 
(IFBA) O conjunto de valores numéricos que uma dada 
temperatura pode assumir em um termômetro constitui 
uma escala termométrica. Atualmente, a escala Celsius é a 
mais utilizada; nela, adotou-se os valores 0 para o ponto 
de fusão do gelo e 100 para o ponto de ebulição da água. 
Existem alguns países que usam a escala Fahrenheit, a qual 
adota 32 e 212 para os respectivos pontos de gelo e de vapor.
Certo dia, um jornal europeu informou que, na cidade de 
Porto Seguro, o serviço de meteorologia anunciou, entre a 
temperatura máxima e a mínima, uma variação ΔF = 36 °F. 
Esta variação de temperatura expressa na escala Celsius é: 
A) ΔC = 10 °C 
B) ΔC = 12 °C 
C) ΔC = 15 °C 
D) ΔC = 18 °C 
E) ΔC = 20 °C 
09 
(CEFET-MG) Um termômetro de mercúrio apresenta no ponto 
de fusão da água uma coluna de 20 mm de altura e, no ponto 
de ebulição, 80 mm. A uma temperatura de 92 °F, a coluna 
de mercúrio desse termômetro, em mm, é igual a 
A) 30. 
B) 40. 
C) 50. 
D) 60. 
10 
(IFCE) Um estudante de Física resolveu criar uma nova escala 
termométrica que se chamou Escala Nova ou, simplesmente, 
Escala N. Para isso, o estudante usou os pontos fixos 
de referência da água: o ponto de fusão do gelo (0° C), 
correspondendo ao mínimo (25° N) e o ponto de ebulição 
da água (100° C), correspondendo ao máximo (175° N) de 
sua escala, que era dividida em cem partes iguais. Dessa 
forma, uma temperatura de 55°, na escala N, corresponde, 
na escala Celsius, a uma temperatura de 
A) 10° C. 
B) 20° C. 
C) 25° C. 
D) 30° C. 
E) 35° C. 
11 
(Unesp) Um termoscópio é um dispositivo experimental, 
como o mostrado na figura, capaz de indicar a temperatura a 
partir da variação da altura da coluna de um líquido que existe 
dentro dele. Um aluno verificou que, quando a temperatura 
na qual o termoscópio estava submetido era de 10 oC, ele 
indicava uma altura de 5 mm. Percebeu ainda que, quando 
a altura havia aumentado para 25 mm, a temperatura era 
de 15 oC.
Quando a temperatura for de 20 oC, a altura da coluna de 
líquido, em mm, será de 
A) 25. 
B) 30. 
C) 35. 
D) 40. 
E) 45. 
12 
(CEFET-MG) Nos pontos de fusão e de ebulição da água, 
as colunas líquidas de um termômetro de mercúrio 
valem, respectivamente, 10,0 cm e 25,0 cm. Para a 
temperatura de 33,3 °C, a altura aproximada dessa 
coluna, em centímetros, vale 
A) 5,00. 
B) 10,0. 
C) 15,0. 
D) 20,0. 
13 
(CEFET-MG) Em um determinado dia, a temperatura mínima 
em Belo Horizonte foi de 15 °C e a máxima de 27 °C. A 
diferença entre essas temperaturas, na escala kelvin, é de 
A) 12. 
B) 21. 
C) 263. 
D) 285. 
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Após a morte clínica, o corpo é resfriado com gelo. Uma 
injeção de anticoagulantes é aplicada e um fluido especial 
é bombeado para o coração, espalhando-se pelo corpo e 
empurrando para fora os fluidos naturais. O corpo é colocado 
numa câmara com gás nitrogênio, onde os fluidos endurecem 
em vez de congelar. Assim que atinge a temperatura de 
-321°, o corpo é levado para um tanque de nitrogênio líquido, 
onde fica de cabeça para baixo.
Na matéria, não consta a unidade de temperatura usada. 
Considerando que o valor indicado de -321° esteja correto 
e que pertença a uma das escalas, Kelvin, Celsius ou 
Fahrenheit, pode-se concluir que foi usada a escala 
A) Kelvin, pois trata-se de um trabalho científico e esta é a 
unidade adotada pelo Sistema Internacional. 
B) Fahrenheit, por ser um valor inferior ao zero absoluto e, 
portanto, só pode ser medido nessa escala. 
C) Fahrenheit, pois as escalas Celsius e Kelvin não admitem 
esse valor numérico de temperatura. 
D) Celsius, pois só ela tem valores numéricos negativos para 
a indicação de temperaturas. 
E) Celsius, por tratar-se de uma matéria publicada 
em língua portuguesa e essa ser a unidade adotada 
oficialmente no Brasil. 
18 
(Unesp) Uma panela com água é aquecida de 25 °C para 
80 °C. A variação de temperatura sofrida pela panela com 
água, nas escalas Kelvin e Fahrenheit, foi de 
A) 32 K e 105 °F. 
B) 55 K e 99°F. 
C) 57 K e 105 °F. 
D) 99 K e 105 °F. 
E) 105 K e 32 °F. 
19 
(Fatec) Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor 
-20 °X para a temperatura de fusão do gelo e 120 °X para a 
temperatura de ebulição da água, sob pressão normal.
A temperatura em que a escala X dá a mesma indicação que 
a Celsius é 
A) 80 
B) 70 
C) 50 
D) 30 
E) 10 
20 
(Mackenzie) Uma escala termométrica A adota para a 
temperatura da água em ebulição à pressão normal, de 70 °A 
e para a temperatura de fusão do gelo à pressão normal, de 
20 °A. Outra escala termométrica B adota para a temperatura 
da água em ebulição à pressão normal, de 90 °B, e para a 
temperatura de fusão do gelo à pressão normal, de 10 °B. 
A expressão que relaciona a temperatura das escalas A (TA) 
e B (TB) é 
A) TB = 2,6TA - 42 
B) TB = 2,6TA - 22 
C) TB = 1,6TA - 22 
D) TA = 1,6TB + 22 
E) TA = 1,6TB + 42 
14 
(PUC-SP) O gráfico representa a relação entre a temperatura 
medida em uma escala de temperatura hipotética W e a 
temperatura medida na escala Celsius, sob pressão normal.
A temperatura de fusão do gelo e a de ebulição da água são, 
em graus W, respectivamente iguais a 
A) -40 e 40 
B) -40 e 110 
C) 20 e 110 
D) -40 e 100 
E) 20 e 100 
15 
(UFAL) Considere uma escala termométrica X tal que, sob 
pressão normal, ao ponto de fusão do gelo faça corresponder 
o valor – 20 °X e ao ponto de ebulição da água o valor 
180 °X. Uma queda de temperatura de 5 °C corresponde na 
escala X a 
A) 16 
B) 12 
C) 10 
D) 8 
E) 5 
16 
(UTF-PR) Analise as seguintes afirmações sobre conceitos de 
termologia:
I. Calor é uma forma de energia.
II. Calor é o mesmo que temperatura.
III. A grandeza que permite informar se dois corpos estão em 
equilíbrio térmico é a temperatura.
Está(ão) correta(s) apenas: 
A) I. 
B) II. 
C) III. 
D) I e II. 
E) I e III. 
17 
(Unifesp) O texto a seguir foi extraído de uma matéria 
sobre congelamento de cadáveres para sua preservação por 
muitos anos, publicada no jornal “O Estado de S.Paulo” de 
21.07.2002.
Termologia
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MÓDULO 02: DILATOMETRIA
A matéria é constituída de partículas extrema- mente 
pequenas chamadas átomos e moléculas. Quando a matéria é 
aquecida, a energia de agitação dessas partículas torna-se maior, 
provocando um maior distanciamento entre elas. Em razão desse 
distanciamento entre as partículas é que ocorre a dilatação de um 
corpo aquecido, chamada dilatação térmica. Quando um corpo é 
resfriado, ou seja, sofre uma diminuição em sua temperatura, as 
partículas aproximam-se e ocorre o que denominamos contração 
térmica. Tais fenômenos ocorrem em corpossólidos, líquidos e, 
também, nos gases. Para melhor compreensão do fenômeno 
de dilatação térmica, esta será estudada, separadamente, para 
cada estado da matéria, iniciando-se pelos sólidos.
DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS
Iniciaremos o nosso estudo de dilatação dos sólidos. Nesse 
caso, podemos dividir a dilatação em três partes: linear, 
superficial e volumétrica. Essa divisão está associada à dimensão 
que a dilatação ocorre. No caso da linear, estudaremos a 
dilatação em apenas uma dimensão (comprimento). Na dilatação 
superficial estudaremos a dilatação em duas dimensões (área). 
Na volumétrica estudaremos a dilatação em três dimensões 
(volume).
DILATAÇÃO LINEAR
Embora os corpos sofram dilatação nas três dimensões, muitas 
vezes é interessante analisar a dilatação apenas em uma delas. 
Por exemplo, quando uma estrada de ferro é construída, os 
engenheiros devem prever uma folga mínima entre os trilhos 
para permitir a sua dilatação sem risco de empenamentos. Nesse 
caso, não é relevante conhecer a dilatação da altura e da largura 
dos trilhos. A dilatação em apenas uma dimensão, conhecida 
como dilatação linear, possui muitas aplicações na Física e na 
engenharia.
Para calcular a dilatação linear, considere a barra cilíndrica 
mostrada na figura. Inicialmente, ela possui um comprimento L0, 
à temperatura T0. A seguir, considere que a barra seja aquecida 
homogeneamente e, após alguns minutos, o comprimento da 
barra passa a ser L, à temperatura T. O aumento no comprimento 
da barra, ΔL, também está indicado nesta figura.
Desde que a variação de temperatura não seja muito grande, 
ΔL é proporcional a ΔT. Assim, no aquecimento mostrado na 
figura, se ΔT fosse o dobro, ΔL também seria o dobro, se ΔT 
fosse o triplo, ΔL seria o triplo, e assim por diante. Além disso, 
a dilatação ΔL também é proporcional ao comprimento inicial L0. 
De fato, como ΔL é proporcional a ΔT e a L0, significa que ΔL é 
proporcional ao produto L0ΔT.
Introduzindo uma constante de proporcionalidade α, a equação 
para calcular a dilatação térmica é a seguinte:
� �L L T� � �0 �
Nessa equação, α é chamado de coeficiente de dilatação térmica 
linear, valor que depende do material da barra. O coeficiente 
α pode ser considerado constante em uma grande faixa de 
temperaturas. A tabela a seguir contém valores experimentais 
médios do coeficiente de dilatação linear para sólidos comuns. As 
variações desses coeficientes com a temperatura são, em geral, 
desprezíveis comparadas às precisões exigidas nos cálculos em 
Engenharia.
DILATAÇÃO SUPERFICIAL
Considere uma chapa com área inicial A0. Ao aquecer a chapa, 
ocorrerá uma dilatação em duas dimensões e a área da chapa 
vai aumentar. O aumento da área ΔA chamaremos de dilatação 
superficial. Assim como na dilatação linear, a dilatação superficial 
depende da área inicial, do material e da variação de temperatura. 
A dilatação pode ser calculada como:
� �A A T� � �0 �
O coeficiente β é chamado de coeficiente de dilatação 
superficial. O valor desse coeficiente é duas vezes maior que o 
coeficiente de dilatação linear. Logo,
� �� 2
Objetos vazados, como anéis e tubos, dilatam-se como 
se fossem maciços. Isso pode ser comprovado por meio de 
uma experiência simples. Considere o anel e a esfera, ambos 
metálicos, mostrados na figura. À temperatura ambiente, o 
diâmetro do furo do anel é ligeiramente menor que o diâmetro da 
esfera, de modo que ela não pode passar pelo anel. Depois que 
esse é aquecido, todas as suas dimensões aumentam, inclusive 
o diâmetro do furo. O resultado é que a esfera pode atravessar o 
anel quente. Se aguardarmos o seu resfriamento, o anel voltará 
ao tamanho normal, e a esfera não poderá ser repassada pelo 
furo. Se a esfera fosse mantida dentro do anel quente, após o 
resfriamento, ela ficaria presa no anel. Esse tipo de fixação é 
usado em certos processos de fabricação.
Para isso, os engenheiros usam a equação:
� �d d T� � �0 �
para avaliar a dilatação do diâmetro do furo, sendo α o 
coeficiente de dilatação do material da peça vazada.
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Uma situação interessante relacionada com a dilatação de 
corpos vazados acontece com vidros de conservas ou doces 
acondicionados nas geladeiras. Você já deve ter notado que a 
tampa metálica desses frascos costuma ficar emperrada quando 
tentamos abri-los logo após a retirada do produto da geladeira. 
Como o coeficiente de dilatação térmica dos metais é maior que 
o coeficiente de dilatação do vidro, a tampa metálica contrai-se 
muito mais que a boca do recipiente quando o produto é resfriado 
(lembre-se que a contração da boca do recipiente é proporcional 
ao coeficiente de dilatação do vidro, enquanto a contração da 
tampa é proporcional ao coeficiente do metal). É por isso que a 
tampa fica emperrada. Uma maneira fácil de abrir o recipiente 
consiste em jogar água quente sobre a tampa. Dessa forma, ela 
se dilata, podendo ser retirada facilmente.
DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA
Considere um corpo com volume inicial V0. Ao aquecer o 
corpo, ocorrerá uma dilatação em três dimensões e o volume do 
corpo vai aumentar. O aumento da volume ΔV chamaremos de 
dilatação volumétrica. Assim como na dilatação linear, a dilatação 
volumétrica depende do volume inicial, do material e da variação 
de temperatura. A dilatação pode ser calculada como:
� �V V T� � �0 �
O coeficiente ϒ é chamado de coeficiente de dilatação 
volumétrica. O valor desse coeficiente é três vezes maior que o 
coeficiente de dilatação linear. Logo,
� �� 3
DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS
Os líquidos, como sabemos, não possuem forma própria, isto 
é, assumem a forma do recipiente que os contém; portanto, só é 
justificável o estudo de sua dilatação volumétrica, cuja equação 
é a mesma da dilatação dos sólidos:
� �V V T� � �0 �
Para o estudo da dilatação dos líquidos, devemos levar em 
consideração o recipiente, pois tanto o líquido quanto o recipiente 
sofrem dilatação. De maneira geral, os líquidos dilatam-se mais 
que os sólidos quando igualmente aquecidos (menor afinidade 
molecular ou atômica).
Consideremos um recipiente totalmente cheio de líquido com 
um volume inicial V0 a uma temperatura T0, e um recipiente 
menor inicialmente vazio.
Ao aquecermos o conjunto a uma temperatura T, o volume 
do recipiente passa a ser V. Como o líquido dilata-se mais 
do que o recipiente, uma parte vai transbordar e cair no 
recipiente ao lado.
Ao volume de líquido transbordado chamamos de dilatação 
aparente. É que aparentemente parece ter sido a dilatação do 
líquido. Na realidade, a dilatação aparente representa o quanto o 
líquido dilatou a mais que o recipiente.
� � �V V Vaparente liquido recipiente� �
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
21 
(Fuvest) Uma lâmina bimetálica de bronze e ferro, 
na temperatura ambiente, é fixada por uma de suas 
extremidades, como visto na figura abaixo. 
Nessa situação, a lâmina está plana e horizontal. A seguir, 
ela é aquecida por uma chama de gás. Após algum tempo 
de aquecimento, a forma assumida pela lâmina será mais 
adequadamente representada pela figura:
Note e adote: 
O coeficiente de dilatação térmica linear do ferro é 1,2 x 10-5 
°C-1
O coeficiente de dilatação térmica linear do bronze é 1,8 x 
10-5 °C-1 
Após o aquecimento, a temperatura da lâmina é uniforme. 
A) 
B) 
C) 
D) 
E) 
 
 
Termologia
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22 
(UFG) Uma longa ponte foi construída e instalada com blocos 
de concreto de 5 m de comprimento a uma temperatura de 
20 °C em uma região na qual a temperatura varia ao longo 
do ano entre 10 °C e 40 °C. O concreto destes blocos tem 
coeficiente de dilatação linear de 10-5 °C-1. Nessas condições, 
qual distância em cm deve ser resguardada entre os blocos 
na instalação para que, no dia mais quente do verão, a 
separação entre eles seja de 1 cm? 
A) 1,01 
B) 1,10 
C) 1,20 
D) 2,00 
E) 2,02 
23 
(CPS) Quem viaja de carro ou de ônibus pode ver, ao longo 
das estradas, torres de transmissão de energia taiscomo as 
da figura.
Olhando mais atentamente, é possível notar que os cabos 
são colocados arqueados ou, como se diz popularmente, 
“fazendo barriga”.
A razão dessa disposição é que 
A) a densidade dos cabos tende a diminuir com o passar 
dos anos. 
B) a condução da eletricidade em alta tensão é facilitada 
desse modo. 
C) o metal usado na fabricação dos cabos é impossível de 
ser esticado. 
D) os cabos, em dias mais frios, podem encolher sem 
derrubar as torres. 
E) os ventos fortes não são capazes de fazer os cabos, assim 
dispostos, balançarem. 
24 
(AFA) No gráfico a seguir, está representado o comprimento 
L de duas barras A e B em função da temperatura q.
Sabendo-se que as retas que representam os comprimentos 
da barra A e da barra B são paralelas, pode-se afirmar que 
a razão entre o coeficiente de dilatação linear da barra A e o 
da barra B é 
A) 0,25. 
B) 0,50. 
C) 1,00. 
D) 2,00. 
25 
(UFU) O gráfico a seguir representa o comprimento L, em 
função da temperatura q, de dois fios metálicos finos A e B.
Com base nessas informações, é correto afirmar que 
A) os coeficientes de dilatação lineares dos fios A e B 
são iguais. 
B) o coeficiente de dilatação linear do fio B é maior que o 
do fio A. 
C) o coeficiente de dilatação linear do fio A é maior que o 
do fio B. 
D) os comprimentos dos dois fios em q = 0 são diferentes. 
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26 
(Mackenzie) Com uma régua de latão (coeficiente de dilatação 
linear = 2,0.10-5 °C-1) aferida a 20 °C, mede-se a distância 
entre dois pontos. Essa medida foi efetuada a uma temperatura 
acima de 20 °C, motivo pelo qual apresenta um erro de 0,05 %. 
A temperatura na qual foi feita essa medida é: 
A) 50 °C 
B) 45 °C 
C) 40 °C 
D) 35 °C 
E) 25 °C 
27 
(PUC-RS) Num laboratório, um grupo de alunos registrou o 
comprimento L de uma barra metálica, à medida que sua 
temperatura T aumentava, obtendo o gráfico abaixo:
Pela análise do gráfico, o valor do coeficiente de dilatação do 
metal é 
A) 1,05 x 10-5 °C-1 
B) 1,14 x 10-5 °C-1 
C) 1,18 x 10-5 °C-1 
D) 1,22 x 10-5 °C-1 
E) 1,25 x 10-5 °C-1 
28 
(Unisc) Duas barras metálicas representadas por (A) e (B) 
possuem comprimentos iniciais L0A e L0B, coeficientes de 
dilatação lineares αA e αB e sofreram variações de temperatura 
ΔTA e ΔTB, respectivamente. Sabendo que L0A = 5 L0B, 
αB = 8 αA e ΔTA = 2 ΔTB, podemos escrever que a razão entre 
as variações de comprimento ΔLA e ΔLB ou seja, ΔLA / ΔLB vale 
A) 0,25 
B) 0,50 
C) 0,80 
D) 1,25 
E) 1,50 
29 
(IFSUL) O pisca-pisca das lanternas dos automóveis é 
comandado por relés térmicos, conforme esquema da figura 
abaixo, de modo que se fechando o circuito com a chave A, 
a corrente aquece a lâmina bimetálica, provocando, no fim 
de certo tempo, a abertura do circuito pelo afastamento dos 
contatos em C. Observe os materiais disponíveis a seguir: 
Materiais disponíveis Coeficiente de dilatação linear
Fe 10 10 6 1� �� �C .
Al 24 10 6 1� �� �C .
Cu 14 10 6 1� �� �C .
Latão 20 10 6 1� �� �C .
Zn 26 10 6 1� �� �C .
O par de metais componentes de uma lâmina que provoca 
maior afastamento dos contatos com o mesmo aumento de 
temperatura é 
A) metal m = Fe, metal n = Zn. 
B) metal m = Latão, metal n = Al. 
C) metal m = Al, metal n = Cu. 
D) metal m = Al, metal n = Latão. 
30 
(PUC-MG) Deseja-se passar uma esfera metálica através 
de um orifício localizado no centro de uma chapa metálica 
quadrada. O diâmetro da esfera é levemente maior 
que o diâmetro do furo. Para conseguir esse objetivo, o 
procedimento correto é: 
A) aquecer igualmente a esfera e a chapa. 
B) resfriar apenas a chapa. 
C) resfriar igualmente a esfera e a chapa. 
D) aquecer a chapa. 
Termologia
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31 
(UFMG) O coeficiente de dilatação térmica do alumínio 
(Al) é, aproximadamente, duas vezes o coeficiente de 
dilatação térmica do ferro (Fe). A figura mostra duas 
peças onde um anel feito de um desses metais envolve 
um disco feito do outro. Á temperatura ambiente, os 
discos estão presos aos anéis.
Se as duas peças forem aquecidas uniformemente, é correto 
afirmar que 
A) apenas o disco de Aℓ se soltará do anel de Fe. 
B) apenas o disco de Fe se soltará do anel de Aℓ. 
C) os dois discos se soltarão dos respectivos anéis. 
D) os discos não se soltarão dos anéis. 
32 
(UERN) A tabela a seguir apresenta os coeficientes de 
dilatação linear de alguns metais: 
Metais Coeficiente de dilatação linear (°C–1)
ferro 12 . 10–6
cobre 17 . 10–6
alumínio 22 . 10–6
zinco 26 . 10–6
Uma placa de metal de área 1 m² a 20 °C é aquecida até 
atingir 100 °C apresentando uma variação de 35,2 cm² em 
sua área. O metal que constitui essa placa é o 
A) ferro. 
B) cobre. 
C) zinco. 
D) alumínio. 
33 
(IFCE) Uma esfera de aço tem volume de 1000 cm³ em uma 
temperatura de 20 °C. Este material possui um coeficiente de 
dilatação linear médio de 1,2 x 10-5 °C-1. A esfera é aquecida 
até 220 °C.
Nestas condições, a dilatação sofrida pela esfera após o 
aquecimento, em cm³, é 
A) 3,6 
B) 6,0 
C) 4,8 
D) 7,2 
E) 2,4 
34 
(Unesp) Dois copos de vidro iguais, em equilíbrio 
térmico com a temperatura ambiente, foram guardados, 
um dentro do outro, conforme mostra a figura. Uma 
pessoa, ao tentar desencaixá-los, não obteve sucesso. 
Para separá-los, resolveu colocar em prática seus 
conhecimentos da física térmica.
De acordo com a física térmica, o único procedimento capaz 
de separá-los é: 
A) mergulhar o copo B em água em equilíbrio térmico com 
cubos de gelo e encher o copo A com água à temperatura 
ambiente. 
B) colocar água quente (superior à temperatura ambiente) 
no copo A. 
C) mergulhar o copo B em água gelada (inferior à 
temperatura ambiente) e deixar o copo A sem líquido. 
D) encher o copo A com água quente (superior à temperatura 
ambiente) e mergulhar o copo B em água gelada (inferior 
à temperatura ambiente). 
E) encher o copo A com água gelada (inferior à temperatura 
ambiente) e mergulhar o copo B em água quente 
(superior à temperatura ambiente). 
35 
(IFSUL) O que aconteceria se o vidro de um termômetro 
expandisse mais ao ser aquecido do que o líquido dentro 
do tubo? 
A) O termômetro quebraria. 
B) Ele só poderia ser usado para temperaturas abaixo da 
temperatura ambiente. 
C) Você teria que segurá-lo com o bulbo para cima. 
D) A escala no termômetro seria invertida, aproximando os 
valores mais altos de temperatura do bulbo. 
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36 
(AFA) Em um laboratório de física é proposta uma experiência 
onde os alunos deverão construir um termômetro, o qual 
deverá ser constituído de um bulbo, um tubo muito fino e 
uniforme, ambos de vidro, além de álcool colorido, conforme 
a figura abaixo.
O bulbo tem capacidade de 2,0 cm³, o tubo tem área de 
secção transversal de 1,0 x 10-2 cm² e comprimento de 
25 cm.
No momento da experiência, a temperatura no laboratório é 
30 °C, e o bulbo é totalmente preenchido com álcool até a 
base do tubo. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação do 
álcool é 11 x 10-4 °C-1 e que o coeficiente de dilatação do vidro 
utilizado é desprezível comparado ao do álcool, a altura h, em 
cm, atingida pelo líquido no tubo, quando o termômetro for 
utilizado em um experimento a 80 °C, é 
A) 5,50 
B) 11,0 
C) 16,5 
D) 22,0 
37 
(Eear) Um cidadão parou às 22h em um posto de combustível 
para encher o tanque de seu caminhão com óleo diesel. 
Neste horário, as condições climáticas eram tais que um 
termômetro, bem calibrado fixado em uma das paredes do 
posto, marcava uma temperatura de 10 °C. Assim que acabou 
de encher o tanque de seu veículo, percebeu o marcador de 
combustível no nível máximo. Descansou no mesmo posto 
até às 10h do dia seguinte quando o termômetro do posto 
registrava a temperatura de 30 °C. Observou, no momento 
da saída, que o marcadorde combustível já não estava 
marcando nível máximo.
Qual afirmação justifica melhor, do ponto de vista da física, o 
que aconteceu? Desconsidere a possibilidade de vazamento 
do combustível. 
A) O calor faz com que o diesel sofra contração. 
B) O aumento da temperatura afeta apenas o tanque de 
combustível. 
C) O tanque de combustível tem coeficiente de dilatação 
maior que o próprio combustível. 
D) O tanque metálico de combustível é um isolante térmico, 
não permitindo o aquecimento e dilatação do diesel. 
38 
(CEFET-MG) Um recipiente cilíndrico, de vidro, de 500 mL 
está completamente cheio de mercúrio, a temperatura de 
22 °C. Esse conjunto foi colocado em um freezer a -18 °C e, 
após atingir o equilíbrio térmico, verificou-se um
Dados:
Coeficiente de dilatação linear do vidro: 1,0 x 10-5 °C-1.
Coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio: 0,2 x 10-3 °C-1.
A) transbordamento de 3,4 mL de mercúrio. 
B) transbordamento de 3,8 mL de mercúrio. 
C) espaço vazio de 3,4 mL no recipiente. 
D) espaço vazio de 3,8 mL no recipiente. 
39 
(PUC-RS) As variações de volume de certa quantidade 
de água e do volume interno de um recipiente em função 
da temperatura foram medidas separadamente e estão 
representadas no gráfico abaixo, respectivamente, pela linha 
contínua (água) e pela linha tracejada (recipiente).
Estudantes, analisando os dados apresentados no gráfico, 
e supondo que a água seja colocada dentro do recipiente, 
fizeram as seguintes previsões:
I. O recipiente estará completamente cheio de água, sem 
haver derramamento, apenas quando a temperatura for 
4 °C.
II. A água transbordará apenas se sua temperatura e a do 
recipiente assumirem simultaneamente valores acima de 
4 °C.
III. A água transbordará se sua temperatura e a do recipiente 
assumirem simultaneamente valores acima de 4 °C ou 
se assumirem simultaneamente valores abaixo de 4 °C.
A(s) afirmativa(s) correta(s) é/são: 
A) I, apenas. 
B) I e II, apenas. 
C) I e III, apenas. 
D) II e III, apenas. 
E) I, II e III. 
Termologia
12 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
40 
(PUC-MG) Um recipiente de vidro está completamente cheio 
de um determinado líquido. O conjunto é aquecido fazendo 
com que transborde um pouco desse líquido. A quantidade de 
líquido transbordado representa a dilatação: 
A) do líquido, apenas. 
B) do líquido menos a dilatação do recipiente. 
C) do recipiente, apenas. 
D) do recipiente mais a dilatação do líquido. 
41 
(ENEM) A gasolina é vendida por litro, mas em sua utilização 
como combustível, a massa é o que importa. Um aumento 
da temperatura do ambiente leva a um aumento no volume 
da gasolina. Para diminuir os efeitos práticos dessa variação, 
os tanques dos postos de gasolina são subterrâneos. Se os 
tanques NÃO fossem subterrâneos:
I. Você levaria vantagem ao abastecer o carro na hora mais 
quente do dia pois estaria comprando mais massa por 
litro de combustível.
II. Abastecendo com a temperatura mais baixa, você estaria 
comprando mais massa de combustível para cada litro.
III. Se a gasolina fosse vendida por kg em vez de por litro, o 
problema comercial decorrente da dilatação da gasolina 
estaria resolvido.
Destas considerações, somente 
A) I é correta. 
B) II é correta 
C) III é correta 
D) I e II são corretas. 
E) II e III são corretas. 
42 
(ENEM) Durante uma ação de fiscalização em postos de 
combustíveis, foi encontrado um mecanismo inusitado para 
enganar o consumidor. Durante o inverno, o responsável 
por um posto de combustível compra álcool por R$ 0,50/
litro, a uma temperatura de 5 °C. Para revender o líquido aos 
motoristas, instalou um mecanismo na bomba de combustível 
para aquecê-lo, para que atinja a temperatura de 35 °C, 
sendo o litro de álcool revendido a R$ 1,60. Diariamente o 
posto compra 20 mil litros de álcool a 5 °C e os revende.
Com relação à situação hipotética descrita no texto e dado 
que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de 
1 x 10-3 °C-1, desprezando-se o custo da energia gasta no 
aquecimento do combustível, o ganho financeiro que o dono 
do posto teria obtido devido ao aquecimento do álcool após 
uma semana de vendas estaria entre 
A) R$ 500,00 e R$ 1.000,00. 
B) R$ 1.050,00 e R$ 1.250,00. 
C) R$ 4.000,00 e R$ 5.000,00. 
D) R$ 6.000,00 e R$ 6.900,00. 
E) R$ 7.000,00 e R$ 7.950,00. 
43 
(ENEM PPL) Para a proteção contra curtos-circuitos em 
residências são utilizados disjuntores, compostos por duas 
lâminas de metais diferentes, com suas superfícies soldadas 
uma à outra, ou seja, uma lâmina bimetálica. Essa lâmina 
toca o contato elétrico, fechando o circuito e deixando a 
corrente elétrica passar. Quando da passagem de uma 
corrente superior à estipulada (limite), a lâmina se curva 
para um dos lados, afastando-se do contato elétrico e, assim, 
interrompendo o circuito. Isso ocorre porque os metais da 
lâmina possuem uma característica física cuja resposta é 
diferente para a mesma corrente elétrica que passa no circuito. 
A característica física que deve ser observada para a escolha 
dos dois metais dessa lâmina bimetálica é o coeficiente de 
A) dureza. 
B) elasticidade. 
C) dilatação térmica. 
D) compressibilidade. 
E) condutividade elétrica. 
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MÓDULO 03: PROPAGAÇÃO DE CALOR
O calor pode se propagar de um corpo para outro, ou de uma 
região quente para uma região fria de um mesmo corpo, por três 
processos distintos: condução, convecção e irradiação.
CONDUÇÃO TÉRMICA
É o processo de propagação de calor através do qual a energia 
passa de partícula para partícula, variando a agitação, porém 
sem deslocá-las. Por exemplo, uma barra de ferro, ao receber 
calor numa extremidade, por condução, leva calor à outra 
extremidade, conforme a figura.
Na região aquecida pela chama, as moléculas têm maior 
agitação térmica e, por choque, passam essa agitação (energia) 
para as moléculas vizinhas, sem que sofram deslocamento. 
Portanto, na condução térmica, temos transporte de energia, 
sem transporte de matéria. Esse processo ocorre principalmente 
nos materiais sólidos.
Os materiais podem ser divididos em condutores e isolantes 
de calor.
Condutores: são os materiais que permitem com facilidade a 
propagação do calor por condução.
Exemplo: os metais
O calor que a extremidade 1 recebe da fonte propaga-se por 
condução na barra, atingindo, então, a extremidade 2, onde está 
a mão de uma pessoa.
Isolantes: são os materiais que dificultam a propagação do 
calor por condução. São chamados de maus condutores.
Exemplo: plástico, isopor, madeira, cortiça, vidro.
A água é um mau condutor de calor; a condução é muito lenta, 
portanto consideramos a água como isolante térmico.
CONVECÇÃO TÉRMICA
É a forma de propagação de calor em que a matéria e a 
energia se movimentam por causa da diferença de densidade 
entre as partes quentes e as partes frias de uma substância. 
A convecção ocorre nos fluidos, ou seja, nos líquidos e gases. 
Quando aquecemos um fluido, devido à sua dilatação (aumento 
de volume) ele torna-se menos denso. O fluido menos denso sobe 
e o mais denso (frio) desce, ocupando o lugar do menos denso. 
Dessa forma, o calor passa das regiões de maior temperatura 
para as de menor temperatura. Vamos analisar alguns casos de 
convecção.
O aquecimento de um fluido deve ser feito por baixo do fluido, 
para que se formem as correntes de convecção. Considere o 
recipiente da figura a seguir, sendo aquecido pela chama.
A água quente, embaixo, torna-se menos densa e sobe; já a 
água fria, em cima, que é mais densa, desce. Se aquecermos um 
líquido por cima, não teremos correntes de convecção.
O resfriamento de um fluido deve ser feito por cima do 
fluido, para que se formem as correntes de convecção. É o que 
acontece, por exemplo, nas geladeiras. O congelador, que faz 
a troca de calor, situa-se em cima. O ar quente próximo dos 
alimentos sobe e o ar frio que já trocou calor como congelador 
desce. As prateleiras da geladeira devem ser gradeadas, para 
permitir a passagem do ar e facilitar a convecção.
O aparelho de ar-condicionado deve ser instalado no alto do 
ambiente, para formar as correntes de convecção e a temperatura 
do ambiente ficar mais uniforme.
Termologia
14 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
IRRADIAÇÃO TÉRMICA
A propagação de calor por irradiação é devida principalmente às 
ondas eletromagnéticas na faixa do infravermelho, denominadas 
ondas de calor.
O infravermelho é uma onda eletromagnética que fica próxima 
da luz visível, conforme o esquema, porém não é visível. A 
irradiação pode ocorrer tanto no vácuo, quanto em certos meios 
materiais. Já a condução e a convecção só se propagam em 
meios materiais. A energia radiante do Sol chega até a Terra 
exclusivamente por irradiação, por atravessar uma grande região 
de vácuo.
As ondas de calor, ao atingirem um corpo, sofrem reflexão, 
absorção e transmissão.
A) Reflexão: ocorre com maior intensidade nas superfícies 
claras e nas espelhadas.
B) Absorção: ocorre com maior intensidade nas superfícies 
rugosas e escuras. É o calor absorvido que provoca o aumento 
de temperatura dos corpos.
C) Transmissão: ocorre com maior intensidade nos condutores 
de calor, que permitem a propagação do calor para o corpo todo.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
44 
(Unicamp) Um isolamento térmico eficiente é um constante 
desafio a ser superado para que o homem possa viver 
em condições extremas de temperatura. Para isso, o 
entendimento completo dos mecanismos de troca de calor é 
imprescindível. 
Em cada uma das situações descritas a seguir, você deve 
reconhecer o processo de troca de calor envolvido.
I. As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades 
vazadas, para facilitar fluxo de energia térmica até o 
congelador por __________
II. O único processo de troca de calor que pode ocorrer no 
vácuo é por __________.
III. Em uma garrafa térmica, é mantido vácuo entre as 
paredes duplas de vidro para evitar que o calor saia ou 
entre por __________.
Na ordem, os processos de troca de calor utilizados para 
preencher as lacunas corretamente são: 
A) condução, convecção e radiação. 
B) condução, radiação e convecção. 
C) convecção, condução e radiação. 
D) convecção, radiação e condução. 
45 
(IFCE) Na tragédia ocorrida na Boate Kiss, localizada no Rio 
Grande do Sul, em janeiro de 2013, algumas orientações de 
segurança contra incêndios poderiam ter evitado a morte de 
tantas pessoas. Dentre as diversas orientações dadas pelos 
bombeiros, uma delas é considerada bem simples, fugir do 
local o mais abaixado possível. Essa orientação se deve ao 
fato de que 
A) a fumaça resfria rapidamente e, tendo maior densidade 
que o ar, tende a subir. 
B) a fumaça, por ser negra, impede a visualização da porta 
de emergência. 
C) a pessoa mantendo-se inclinada permanece mais calma. 
Esse procedimento também é adotado em pousos de 
emergência na aviação civil. 
D) os gases oriundos da combustão, por estarem aquecidos, 
tendem a subir, ocupando a parte superior do local. 
E) os incêndios ocorrem geralmente na parte superior dos 
recintos. 
46 
(IFCE) O congelador de uma geladeira é localizado em sua 
parte superior porque a transmissão de calor em seu interior 
se faz, predominantemente, por convecção e o ar 
A) quente desce. 
B) quente sobe por ser mais denso. 
C) frio desce por ser menos denso. 
D) frio desce e o quente sobe. 
E) frio sobe. 
47 
(IFSUL) As formas de propagação do calor ocorrem em 
diversas situações, tanto na natureza quanto nas atividades 
humanas. Fenômenos aparentemente muito diferentes são 
semelhantes quando analisados mais detalhadamente. 
Assim, a energia emitida pelo Sol que aquece o nosso planeta 
e a energia emitida pelo magnétron do forno de micro-ondas, 
que aquece os alimentos colocados em seu interior, são 
fenômenos que envolvem as forma de propagação do calor.
Portanto, afirma-se que as formas de propagação de energia 
entre o Sol e a Terra e entre o magnétron e os alimentos são, 
respectivamente: 
A) convecção e condução. 
B) radiação e radiação. 
C) condução e irradiação. 
D) convecção e convecção. 
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48 
(Acafe) Preparar um bom churrasco é uma arte e, em todas 
as famílias, sempre existe um que se diz bom no preparo. Em 
algumas casas a quantidade de carne assada é grande e se 
come no almoço e no jantar. Para manter as carnes aquecidas 
o dia todo, alguns utilizam uma caixa de isopor revestida de 
papel alumínio.
A figura a seguir mostra, em corte lateral, uma caixa de 
isopor revestida de alumínio com carnes no seu interior.
Considerando o exposto, assinale a alternativa correta que 
completa as lacunas das frases a seguir.
A caixa de isopor funciona como recipiente adiabático. O 
isopor tenta __________ a troca de calor com o meio por 
__________ e o alumínio tenta impedir __________. 
A) impedir – convecção – irradiação do calor 
B) facilitar – condução – convecção 
C) impedir – condução – irradiação do calor 
D) facilitar – convecção – condução 
49 
(IFSC) O frasco de Dewar é um recipiente construído com o 
propósito de conservar a temperatura das substâncias que 
ali forem colocadas, sejam elas quentes ou frias. O frasco 
consiste em um recipiente de paredes duplas espelhadas, 
com vácuo entre elas e de uma tampa feita de material 
isolante. A garrafa térmica que temos em casa é um frasco 
de Dewar. O objetivo da garrafa térmica é evitar ao máximo 
qualquer processo de transmissão de calor entre a substância 
e o meio externo. 
É correto afirmar que os processos de transmissão de calor são: 
A) indução, condução e emissão. 
B) indução, convecção e irradiação. 
C) condução, convecção e irradiação. 
D) condução, emissão e irradiação. 
E) emissão, convecção e indução. 
50 
(FCMMG) A figura mostra um tubo de ensaio com água, 
tendo no fundo pedações de gelo envoltos por palha de aço. 
A chama de uma vela está posicionada na parte superior do 
tubo e aquece a água até a fervura.
Enquanto a água ferve, o gelo não derrete e a mão da pessoa 
consegue segurar o tubo sem se queimar.
Esse experimento mostra que:
A) a palha de aço absorve o calor da chama.
B) o vidro e a água são bons condutores de calor.
C) o frio do gelo não sofre com o processo de convecção.
D) a água aquecida pela chama não se move para baixo.
51 
(AFA) Com base nos processos de transmissão de calor, 
analise as proposições a seguir.
I. A serragem é melhor isolante térmico do que a madeira, 
da qual foi retirada, porque entre as partículas de madeira 
da serragem existe ar, que é um isolante térmico melhor 
que a madeira.
II. Se a superfície de um lago estiver congelada, a maior 
temperatura que a camada de água do fundo poderá 
atingir é 2 °C.
III. O interior de uma estufa de plantas é mais quente 
que o exterior, porque a energia solar que atravessa o 
vidro na forma de raios infravermelhos é parcialmente 
absorvida pelas plantas e demais corpos presentes e 
depois emitida por eles na forma de raios ultravioletas 
que não atravessam o vidro, aquecendo assim o interior 
da estufa.
IV. Durante o dia, sob as túnicas claras que refletem boa parte 
da energia do sol, os beduínos no deserto usam roupa de lã, 
para minimizar as trocas de calor com o ambiente.
São verdadeiras apenas as proposições 
A) I e II. 
B) I e IV. 
C) II e III. 
D) III e IV. 
52 
(FCMMG) Como se sabe, na superfície lunar não existe água e 
nem atmosfera. Na Lua, a propagação do calor pode ocorrer 
apenas por:
A) Condução e convecção
B) Convecção e radiação
C) Condução e radiação
D) Radiação
Termologia
16 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
53 
(PUC-MG) Ainda nos dias atuais, povos que vivem no deserto 
usam roupas de lã branca como parte de seu vestuário 
para se protegerem do intenso calor, já que a temperatura 
ambiente pode chegar a 50 °C durante o dia. Para nós,brasileiros, que utilizamos a lã principalmente no inverno, 
a atitude dos povos do deserto pode parecer estranha ou 
equivocada, contudo ela pode ser explicada pelo fato de que: 
A) a lã é um excelente isolante térmico, impedindo que o 
calor externo chegue aos corpos das pessoas e a cor 
branca absorve toda a luz evitando que ela aqueça ainda 
mais as pessoas. 
B) a lã é naturalmente quente e, num ambiente a 50 °C, ela 
contribui para resfriar um pouco os corpos das pessoas. 
C) a lã é um excelente isolante térmico, impedindo que o 
calor externo chegue aos corpos das pessoas e a cor 
branca reflete toda a luz, diminuindo assim o aquecimento 
da própria lã. 
D) a lã é naturalmente quente, e o branco é uma “cor fria.” 
Esses fatos combinados contribuem para o resfriamento 
dos corpos daquelas pessoas. 
54 
(CEFET-SC) Em nossas casas, geralmente são usados piso 
de madeira ou de borracha em quartos e piso cerâmico na 
cozinha. Por que sentimos o piso cerâmico mais gelado? 
A) Porque o piso de cerâmica está mais quente do que o 
piso de madeira, por isso a sensação de mais frio no piso 
cerâmico. 
B) Porque o piso de cerâmica está mais gelado do que o 
piso de madeira, por isso a sensação de mais frio no piso 
cerâmico. 
C) Porque o piso de cerâmica no quarto dá um tom menos 
elegante. 
D) Porque o piso de madeira troca menos calor com os 
nossos pés, causando-nos menos sensação de frio. 
E) Porque o piso de cerâmica tem mais área de contato com 
o pé, por isso nos troca mais calor, causando sensação 
de frio. 
55 
(Unesp) Um corpo I é colocado dentro de uma campânula 
de vidro transparente evacuada. Do lado externo, em 
ambiente à pressão atmosférica, um corpo II é colocado 
próximo à campânula, mas não em contato com ela, como 
mostra a figura.
As temperaturas dos corpos são diferentes e os pinos que 
os sustentam são isolantes térmicos. Considere as formas 
de transferência de calor entre esses corpos e aponte a 
alternativa correta. 
A) Não há troca de calor entre os corpos I e II porque não 
estão em contato entre si. 
B) Não há troca de calor entre os corpos I e II porque o 
ambiente no interior da campânula está evacuado. 
C) Não há troca de calor entre os corpos I e II porque suas 
temperaturas são diferentes. 
D) Há troca de calor entre os corpos I e II e a transferência 
se dá por convecção. 
E) Há troca de calor entre os corpos I e II e a transferência 
se dá por meio de radiação eletromagnética. 
56 
(Ufscar) Um grupo de amigos compra barras de gelo para um 
churrasco, num dia de calor. Como as barras chegam com 
algumas horas de antecedência, alguém sugere que sejam 
envolvidas num grosso cobertor para evitar que derretam 
demais. Essa sugestão 
A) é absurda, porque o cobertor vai aquecer o gelo, 
derretendo-o ainda mais depressa. 
B) é absurda, porque o cobertor facilita a troca de calor 
entre o ambiente e o gelo, fazendo com que ele derreta 
ainda mais depressa. 
C) é inócua, pois o cobertor não fornece nem absorve calor 
ao gelo, não alterando a rapidez com que o gelo derrete. 
D) faz sentido, porque o cobertor facilita a troca de calor 
entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento. 
E) faz sentido, porque o cobertor dificulta a troca de calor 
entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento. 
57 
(UFSM) Em 2009 foi construído na Bolívia um hotel com a 
seguinte peculiaridade: todas as suas paredes são formadas 
por blocos de sal cristalino. Uma das características físicas 
desse material é sua condutividade térmica relativamente 
baixa, igual a 6 W/(m°C) A figura a seguir mostra como a 
temperatura varia através da parede do prédio.
Qual é o valor, em W/m², do módulo do fluxo de calor por 
unidade de área que atravessa a parede? 
A) 125 
B) 800 
C) 1200 
D) 2400 
E) 3000 
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58 
(ENEM) Num experimento, um professor deixa duas bandejas 
de mesma massa, uma de plástico e outra de alumínio, sobre 
a mesa do laboratório. Após algumas horas, ele pede aos 
alunos que avaliem a temperatura das duas bandejas, usando 
para isso o tato. Seus alunos afirmam, categoricamente, que 
a bandeja de alumínio encontra-se numa temperatura mais 
baixa. Intrigado, ele propõe uma segunda atividade, em que 
coloca um cubo de gelo sobre cada uma das bandejas, que 
estão em equilíbrio térmico com o ambiente, e os questiona 
em qual delas a taxa de derretimento do gelo será maior.
O aluno que responder corretamente ao questionamento do 
professor dirá que o derretimento ocorrerá 
A) mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem 
uma maior condutividade térmica que a de plástico. 
B) mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela 
tem inicialmente uma temperatura mais alta que a de 
alumínio. 
C) mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem 
uma maior capacidade térmica que a de alumínio. 
D) mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem 
um calor específico menor que a de plástico. 
E) com a mesma rapidez nas duas bandejas, pois 
apresentarão a mesma variação de temperatura. 
59 
(ENEM) Nos dias frios, é comum ouvir expressões como: 
“Esta roupa é quentinha” ou então “Feche a janela 
para o frio não entrar”. As expressões do senso comum 
utilizadas estão em desacordo com o conceito de calor da 
termodinâmica. A roupa não é “quentinha”, muito menos o 
frio “entra” pela janela.
A utilização das expressões “roupa é quentinha” e “para o frio 
não entrar” é inadequada, pois o(a) 
A) roupa absorve a temperatura do corpo da pessoa, e o frio 
não entra pela janela, o calor é que sai por ela. 
B) roupa não fornece calor por ser um isolante térmico, e o 
frio não entra pela janela, pois é a temperatura da sala 
que sai por ela. 
C) roupa não é uma fonte de temperatura, e o frio não pode 
entrar pela janela, pois o calor está contido na sala, logo 
o calor é que sai por ela. 
D) calor não está contido num corpo, sendo uma forma de 
energia em trânsito de um corpo de maior temperatura 
para outro de menor temperatura. 
E) calor está contido no corpo da pessoa, e não na roupa, 
sendo uma forma de temperatura em trânsito de um 
corpo mais quente para um corpo mais frio. 
60 
(ENEM) Para a instalação de um aparelho de ar-condicionado, 
é sugerido que ele seja colocado na parte superior da parede 
do cômodo, pois a maioria dos fluidos (líquidos e gases), 
quando aquecidos, sofrem expansão, tendo sua densidade 
diminuída e sofrendo um deslocamento ascendente. Por sua 
vez, quando são resfriados, tornam-se mais densos e sofrem 
um deslocamento descendente.
A sugestão apresentada no texto minimiza o consumo de 
energia, porque 
A) diminui a umidade do ar dentro do cômodo. 
B) aumenta a taxa de condução térmica para fora do 
cômodo. 
C) torna mais fácil o escoamento da água para fora do 
cômodo. 
D) facilita a circulação das correntes de ar frio e quente 
dentro do cômodo. 
E) diminui a taxa de emissão de calor por parte do aparelho 
para dentro do cômodo. 
61 
(ENEM PPL) É comum nos referirmos a dias quentes como 
dias “de calor”. Muitas vezes ouvimos expressões como 
“hoje está calor” ou “hoje o calor está muito forte” quando a 
temperatura ambiente está alta.
No contexto científico, é correto o significado de “calor” 
usado nessas expressões? 
A) Sim, pois o calor de um corpo depende de sua 
temperatura. 
B) Sim, pois calor é sinônimo de alta temperatura. 
C) Não, pois calor é energia térmica em trânsito. 
D) Não, pois calor é a quantidade de energia térmica contida 
em um corpo. 
E) Não, pois o calor é diretamente proporcional à 
temperatura, mas são conceitos diferentes. 
62 
(ENEM) Em um experimento foram utilizadas duas garrafas 
PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada 
uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as 
garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma 
lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada.Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas 
das garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) 
após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico 
com o ambiente.
A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em 
comparação à da branca, durante todo experimento, foi 
A) igual no aquecimento e igual no resfriamento. 
B) maior no aquecimento e igual no resfriamento. 
C) menor no aquecimento e igual no resfriamento. 
D) maior no aquecimento e menor no resfriamento. 
E) maior no aquecimento e maior no resfriamento. 
Termologia
18 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
63 
(ENEM PPL) Em dias com baixas temperaturas, as pessoas 
utilizam casacos ou blusas de lã com o intuito de minimizar 
a sensação de frio. Fisicamente, esta sensação ocorre 
pelo fato de o corpo humano liberar calor, que é a energia 
transferida de um corpo para outro em virtude da diferença 
de temperatura entre eles.
A utilização de vestimenta de lã diminui a sensação de frio, 
porque 
A) possui a propriedade de gerar calor. 
B) é constituída de material denso, o que não permite a 
entrada do ar frio. 
C) diminui a taxa de transferência de calor do corpo humano 
para o meio externo. 
D) tem como principal característica a absorção de calor, 
facilitando o equilíbrio térmico. 
E) está em contato direto com o corpo humano, facilitando 
transferência de calor por condução. 
64 
(ENEM) O uso mais popular de energia solar está associado 
ao fornecimento de água quente para fins domésticos. 
Na figura a seguir, é ilustrado um aquecedor de água 
constituído de dois tanques pretos dentro de uma caixa 
termicamente isolada e com cobertura de vidro, os quais 
absorvem energia solar.
Nesse sistema de aquecimento, 
A) os tanques, por serem de cor preta, são maus 
absorvedores de calor e reduzem as perdas de energia. 
B) a cobertura de vidro deixa passar a energia luminosa 
e reduz a perda de energia térmica utilizada para o 
aquecimento. 
C) a água circula devido à variação de energia luminosa 
existente entre os pontos X e Y. 
D) a camada refletiva tem como função armazenar energia 
luminosa. 
E) o vidro, por ser bom condutor de calor, permite que se 
mantenha constante a temperatura no interior da caixa. 
65 
(ENEM) Numa área de praia, a brisa marítima é uma 
consequência da diferença no tempo de aquecimento do solo 
e da água, apesar de ambos estarem submetidos às mesmas 
condições de irradiação solar. No local (solo) que se aquece 
mais rapidamente, o ar fica mais quente e sobe, deixando 
uma área de baixa pressão, provocando o deslocamento do 
ar da superfície que está mais fria (mar).
À noite, ocorre um processo inverso ao que se verifica 
durante o dia.
Como a água leva mais tempo para esquentar (de dia), mas 
também leva mais tempo para esfriar (à noite), o fenômeno 
noturno (brisa terrestre) pode ser explicado da seguinte 
maneira: 
A) O ar que está sobre a água se aquece mais; ao subir, deixa 
uma área de baixa pressão, causando um deslocamento 
de ar do continente para o mar. 
B) O ar mais quente desce e se desloca do continente para 
a água, a qual não conseguiu reter calor durante o dia. 
C) O ar que está sobre o mar se esfria e dissolve-se na 
água; forma-se, assim, um centro de baixa pressão, que 
atrai o ar quente do continente. 
D) O ar que está sobre a água se esfria, criando um centro 
de alta pressão que atrai massas de ar continental. 
E) O ar sobre o solo, mais quente, é deslocado para o mar, 
equilibrando a baixa temperatura do ar que está sobre 
o mar. 
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66 
(ENEM) Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio, cada 
uma contendo 330 mL de refrigerante, são mantidas em um 
refrigerador pelo mesmo longo período de tempo. Ao retirá-
las do refrigerador com as mãos desprotegidas, tem-se a 
sensação de que a lata está mais fria que a garrafa. É correto 
afirmar que: 
A) a lata está realmente mais fria, pois a cidade calorífica da 
garrafa é maior que a da lata. 
B) a lata está de fato menos fria que a garrafa, pois o vidro 
possui condutividade menor que o alumínio. 
C) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, possuem 
a mesma condutividade térmica, e a sensação deve-se à 
diferença nos calores específicos. 
D) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a 
sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do 
alumínio ser maior que a do vidro. 
E) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a 
sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do 
vidro ser maior que a do alumínio. 
67 
(ENEM) O resultado da conversão direta de energia solar 
é uma das várias formas de energia alternativa de que se 
dispõe. O aquecimento solar é obtido por uma placa escura 
coberta por vidro, pela qual passa um tubo contendo água. A 
água circula, conforme mostra o esquema a seguir.
São feitas as seguintes afirmações quanto aos materiais 
utilizados no aquecedor solar: 
I. o reservatório de água quente deve ser metálico para 
conduzir melhor o calor.
II. a cobertura de vidro tem como função reter melhor o 
calor, de forma semelhante ao que ocorre em uma estufa.
III. a placa utilizada é escura para absorver melhor a energia 
radiante do Sol, aquecendo a água com maior eficiência.
Dentre as afirmações acima, pode-se dizer que, apenas 
está(ão) correta(s): 
A) I 
B) I e II 
C) II 
D) I e III 
E) II e III 
68 
(Enem PPL) Duas jarras idênticas foram pintadas, uma de 
branco e a outra de preto, e colocadas cheias de água na 
geladeira. No dia seguinte, com a água a 8 °C foram retiradas 
da geladeira e foi medido o tempo decorrido para que a água, 
em cada uma delas, atingisse a temperatura ambiente. Em 
seguida, a água das duas jarras foi aquecida até 90 °C, e 
novamente foi medido o tempo decorrido para que a água 
nas jarras atingisse a temperatura ambiente.
Qual jarra demorou menos tempo para chegar à temperatura 
ambiente nessas duas situações? 
A) A jarra preta demorou menos tempo nas duas situações. 
B) A jarra branca demorou menos tempo nas duas situações. 
C) As jarras demoraram o mesmo tempo, já que são feitas 
do mesmo material. 
D) A jarra preta demorou menos tempo na primeira situação 
e a branca, na segunda. 
E) A jarra branca demorou menos tempo na primeira 
situação e a preta, na segunda. 
69 
(Enem (Libras)) É muito comum encostarmos a mão na 
maçaneta de uma porta e temos a sensação de que ela está 
mais fria que o ambiente. Um fato semelhante pode ser 
observado se colocarmos uma faca metálica com cabo de 
madeira dentro de um refrigerador. Após longo tempo, ao 
encostarmos uma das mãos na parte metálica e a outra na 
parte de madeira, sentimos a parte metálica mais fria.
Fisicamente, a sensação térmica mencionada é explicada da 
seguinte forma: 
A) A madeira é um bom fornecedor de calor e o metal, um 
bom absorvedor. 
B) O metal absorve mais temperatura que a madeira. 
C) O fluxo de calor é maior no metal que na madeira. 
D) A madeira retém mais calor que o metal. 
E) O metal retém mais frio que a madeira. 
Termologia
20 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
MÓDULO 04: CALORIMETRIA
Quando dois corpos a temperaturas diferentes são colocados 
em contato térmico, verifica-se que, após certo tempo, ambos 
adquirem a mesma temperatura, denominada temperatura de 
equilíbrio térmico.
Durante o processo transitório, a agitação das partículas de 
A diminui, isto é, a temperatura de A diminui. A agitação das 
partículas de B aumenta, isto é, a temperatura de B aumenta. 
Nessas condições, podemos dizer que parte da energia de 
agitação (energia térmica) de A é transferida para B. A energia 
térmica de A, ao fluir espontânea- mente para B, recebe o nome 
de calor. Por- tanto:
CALOR SENSÍVEL
Calor sensível é aquele que, ao ser fornecido a um corpo (ou 
ser cedido por ele), provoca uma variação na temperatura deste. 
Antes de apresentarmos a equação de cálculodo calor sensível, 
vamos definir duas propriedades físicas associadas ao calor 
sensível: a capacidade térmica e o calor específico. Para isso, 
apresentamos as principais unidades do calor.
Observe o corpo cilíndrico mostrado na figura. O corpo pode 
ser aquecido homogeneamente por meio de uma resistência 
elétrica de baixa potência inserida em sua massa. Durante o 
aquecimento, a temperatura do corpo pode ser determinada, a 
cada instante, pela leitura do termômetro inserido no corpo. O 
calor absorvido pelo corpo é igual ao produto entre a potência 
elétrica dissipada pela resistência e o tempo de aquecimento. 
Considere, então, que o objeto receba uma quantidade de 
calor Q, e que a sua temperatura se eleve de ΔT. Definimos a 
capacidade térmica C do corpo, dentro da faixa de temperatura 
ensaiada, por meio da seguinte expressão:
C Q
T
�
�
A capacidade térmica de um corpo pode ser considerada 
constante dentro de uma ampla faixa de temperatura. Por 
exemplo, nessa experiência, se Q for igual a 1 000 J e ΔT for 
igual a 20 °C, a capacidade térmica do corpo será igual a 50 J/°C. 
Esse resultado indica que, para que a temperatura se eleve de 
1 °C, o corpo tem de receber uma quantidade de calor de 50 J. 
Quando o corpo recebe 100 J, a elevação de temperatura é igual 
a 2 °C; para uma quantidade de calor recebida igual a 150 J, a 
temperatura aumenta de 3 °C, e assim por diante. Os mesmos 
valores são observados durante o resfriamento do corpo, de 
maneira que, para cada 50 J de calor liberado, a temperatura 
do corpo diminui de 1 °C. O aquecimento e o resfriamento da 
matéria são fenômenos simétricos.
Vimos que a capacidade térmica representa o calor que um 
corpo deve receber (ou ceder) para ter a sua temperatura 
modificada de um valor unitário. Por sua vez, o calor específico 
representa a quantidade de calor que provoca uma variação 
unitária de temperatura sobre uma massa também unitária. 
Matematicamente, o calor específico pode ser definido da 
seguinte forma:
c Q
m T
�
� �
Calor é a energia térmica transferida de um corpo para 
outro, motiva- da espontaneamente por uma diferença de 
temperatura.
É evidente que, do exemplo, podemos afirmar que o calor flui 
espontaneamente dos corpos quentes para os corpos frios até 
que as temperaturas se igualem. O calor pode ser classificado em 
dois tipos distintos: o calor sensível e o calor latente. Vejamos 
o significado de cada um deles. Quando levamos ao fogo um 
recipiente contendo água, observamos que a temperatura da 
água aumenta, pois ela recebe calor; mas quando colocamos 
o recipiente contendo água na geladeira, a sua temperatura 
diminui, pois ela perde calor. Quando cede ou recebe calor, 
variando apenas a sua temperatura, sem mu- dar de fase, 
dizemos que ela recebeu ou cedeu calor sensível.
Calor sensível é a quantidade de calor cedida ou 
recebida por um corpo, acarretando a ele uma variação de 
temperatura, sem mudar de fase.
Quando levamos ao fogo um recipiente contendo gelo, 
observamos que o gelo se transforma em água líquida à medida 
que recebe calor da chama, e quando colocamos um recipiente 
contendo água no congelador, observamos que ela se transforma 
em gelo (água sólida) à medida que cede calor. Quando o corpo 
cede ou recebe calor, mudando sua fase, mantendo a temperatura 
constante, dizemos que ele cedeu ou recebeu calor latente.
Calor latente é a quantidade de calor cedida ou recebida por 
um corpo, que sofre mudança de fase (mudança na forma de 
ligação de suas moléculas) a temperatura constante.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a quantidade 
de calor (Q) é medida em joule (J). Entretanto, por razões 
históricas, a quantidade de calor pode ser expressa em caloria 
(cal). A relação entre joule e caloria é:
1 4 18cal J= ,
www.chamaofisico.com.br 21Chama o Físico
A tabela seguinte contém valores de calor específico de sólidos 
e líquidos a 20 °C. Observe que o calor específico dos metais 
é pequeno. A água, ao contrário, apresenta calor específico 
significativamente maior que o de outras substâncias.
A equação operacional do calor específico pode ser rearranjada 
para a seguinte forma:
Q m c T� � � �
Essa equação é bastante útil, pois você pode usá-la para 
calcular o calor sensível recebido por um corpo, ou cedido 
por ele, em função da massa do corpo e da sua variação de 
temperatura. Para isso, é necessário conhecer também o 
material do corpo, a fim de poder obter o seu calor específico 
em uma tabela, como aquela apresentada anteriormente. 
Em alguns problemas, a capacidade térmica do corpo pode 
ser dada. Nesse caso, não é necessário conhecer o material 
do corpo, pois, como você pode ver na equação anterior, a 
capacidade térmica multiplicada pela variação de temperatura 
também fornece o calor sensível procurado.
CALOR LATENTE
Podemos encontrar uma substância em três fases distintas: 
sólida, líquida e gasosa. Por exemplo, encontramos a substância 
água na forma sólida (gelo), na forma líquida (água) e na forma 
gasosa (vapor d’água).
Na fase sólida, as moléculas encontram-se muito próximas, 
com uma forte interação entre elas, que lhes permite ligeiras 
movimentações em torno de posições de equilíbrio. Assim, 
devido a essas interações, elas ocupam posições determinadas, 
formando uma estrutura regular denominada rede cristalina. O 
sólido possui volume e forma definida.
Na fase líquida, as moléculas encontram-se mais afastadas 
umas das outras, porém existem entre elas forças apreciáveis. 
No entanto, essas interações são mais fracas que nos sólidos, o 
que confere aos líquidos um comportamento totalmente diferente 
do comportamento dos sólidos.
Devido à proximidade das moléculas do líquido, 
qualquer tentativa de compressão exige forças externas de 
grande intensidade, por isso dizemos que os líquidos têm 
compressibilidade muito pequena. A fraca interação entre as 
moléculas permite a elas uma movimentação maior que nos 
sólidos e explica o fato de o líquido possuir a forma do recipiente 
que o contém ou esparramar-se sobre um plano.
Na fase gasosa, a distância entre as moléculas é muito 
grande quando comparada com suas dimensões. Por estarem 
muito afastadas umas das outras, a interação entre elas é 
praticamente desprezível, permitindo-lhes uma grande liberdade 
de movimentação.
Devido à grande distância entre as moléculas e interações 
praticamente desprezíveis, os gases possuem o volume e a forma 
do recipiente que os contém e sofrem compressões significativas 
sob ação de forças externas.
Sob determinadas condições, uma substância pode mudar 
de fase. Entre as fases sólida, líquida e gasosa, podemos ter 
as transformações indicadas na figura a seguir.
Em relação às substâncias puras, durante a mudança de 
fase, elas podem ceder ou absorver calor, mas a temperatura 
permanece constante.
Tanto no gráfico de aquecimento, como no de resfriamento 
de uma substância pura, quando há variação de temperatura, 
a quantidade de calor envolvida é sensível e, quando há uma 
mudança de fase, a quantidade de calor envolvida é latente. 
Cada substância possui um calor latente (L) específico à 
mudança de fase, definido como a razão entre a quantidade 
de calor (Q) envolvida na mudança de fase e a massa (m) da 
substância, ou seja:
L Q
m
=
Estando à temperatura de mudança de fase, o calor necessário 
para promover uma mudança de fase é proporcional à massa 
da substância. A expressão para calcular esse calor é dada por:
Q m L� �
Termologia
22 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
TROCAS DE CALOR
Vamos iniciar este tópico com um experimento simples. Se 
forem misturadas duas quantidades iguais de água, uma a 70 
°C e a outra a 20 °C, obtem-se água a 45 °C. Isso acontece se 
o recipiente utilizado para a mistura for termicamente isolado, 
ou seja, ele não absorve calor e não permite a troca de calor 
com o meio ambiente. Na prática, os recipientes utilizados para 
as trocas de calor entre dois ou mais corpos são denominados 
calorímetros, que podem ser ideais – termicamenteisolados – 
ou reais, quando participam das trocas de calor. Normalmente, 
na confecção de um calorímetro é utilizado um material isolante 
térmico, como o isopor, a cortiça e a lã de vidro. Considere, 
então, que dois corpos, A e B, inicialmente às temperaturas TA e 
TB, respectivamente, sendo TA > TB, sejam colocados em contato 
em um calorímetro ideal. Após algum tempo, observa-se que os 
corpos A e B atingem o equilíbrio térmico, ou seja, eles atingem 
a mesma temperatura. O calor é sempre transferido do corpo 
de maior temperatura para o de menor temperatura e nessa 
transferência a temperatura de A diminui e a de B aumenta. 
Quando eles atingem a mesma temperatura, cessa o fluxo de 
calor. Se essa transferência de energia ocorre no interior de um 
calorímetro ideal, todo o calor cedido pelo corpo A é absorvido 
pelo corpo B. Convencionando-se que o calor cedido seja 
negativo, e o calor absorvido, positivo, pode- se escrever:
Q Qabsorvido cedido� � 0
Assim, enunciamos o princípio das trocas de calor.
72 
(UERJ) Observe no diagrama as etapas de variação da 
temperatura e de mudanças de estado físico de uma esfera 
sólida, em função do calor por ela recebido. Admita que a 
esfera é constituída por um metal puro.
Durante a etapa D, ocorre a seguinte mudança de estado físico: 
A) fusão 
B) sublimação 
C) condensação 
D) vaporização 
73 
(UFRGS) O gráfico a seguir representa o calor absorvido 
por unidade de massa, Q/m, em função das variações de 
temperatura DT para as substâncias ar, água e álcool, 
que recebem calor em processos em que a pressão é 
mantida constante. 
(Considere que os valores de calor específico do ar, do álcool 
e da água são, respectivamente, 1,0 kJ/kg.°C, 2,5 kJ/kg.°C 
e 4,2 kJ/kg.°C.) 
Com base nesses dados, é correto afirmar que as linhas 
do gráfico identificadas pelas letras X, Y e Z, representam, 
respectivamente, 
A) o ar, o álcool e a água. 
B) o ar, a água e o álcool. 
C) a água, o ar e o álcool. 
D) a água, o álcool e o ar. 
E) o álcool, a água e o ar. 
Quando dois ou mais corpos termicamente isolados e a 
temperaturas diferentes entram em contato entre si, após 
o equilíbrio térmico, a soma algébrica das quantidades de 
calor trocadas por eles é igual a zero.
Q �� 0
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
70 
(UPF) Qual a quantidade de calor que devemos fornecer a 
200 g de gelo a -20 °C para transformar em água a 50 °C?
Dados: Cágua = 1 cal/g°C; Cgelo = 0,5 cal/g°C e Lfusãi = 80 cal/g. 
A) 28 kcal. 
B) 26 kcal. 
C) 16 kcal. 
D) 12 kcal. 
E) 18 kcal. 
71 
(UERN) Um corpo constituído por uma substância cujo calor 
específico é 0,25 cal/g°C absorve de uma fonte térmica 
5000 cal. Sendo a massa do corpo igual a 125 g e sua 
temperatura inicial de 20 °C, então a temperatura atingida 
no final do aquecimento é de 
A) 150 °C 
B) 180 °C 
C) 210 °C 
D) 250 °C 
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74 
(UFMG) Num Laboratório de Física, faz-se uma experiência 
com dois objetos de materiais diferentes – R e S –, mas 
de mesma massa, ambos, inicialmente, no estado sólido e 
à temperatura ambiente. Em seguida, os dois objetos são 
aquecidos e, então, mede-se a temperatura de cada um 
deles em função da quantidade de calor que lhes é fornecida. 
Os resultados obtidos nessa medição estão representados 
neste gráfico:
Sejam LR e LS o calor latente de fusão dos materiais R e S, 
respectivamente, e CR e CS o calor específico dos materiais, 
no estado sólido, também respectivamente. Considerando-se 
essas informações, é correto afirmar que: 
A) CR < CS e LR < LS
B) CR < CS e LR > LS. 
C) CR > CS e LR < LS. 
D) CR > CS e LR > LS. 
75 
(PUC-MG) Dois corpos X e Y recebem a mesma quantidade 
de calor a cada minuto. Em 5 minutos, a temperatura do 
corpo X aumenta 30 °C, e a temperatura do corpo Y aumenta 
60 °C.
Considerando-se que não houve mudança de fase, é correto 
afirmar: 
A) A massa de Y é o dobro da massa de X. 
B) A capacidade térmica de X é o dobro da capacidade 
térmica de Y. 
C) O calor específico de X é o dobro do calor específico de Y. 
D) A massa de Y é a metade da massa de X. 
76 
(UFMG) Júlia coloca uma esfera de cobre e uma de alumínio, 
ambas de mesma massa e à mesma temperatura, sobre um 
bloco de gelo. Após um certo tempo, ela observa que essas 
esferas permanecem em equilíbrio nas posições indicadas 
nesta figura:
Todas as dimensões estão representadas em escala na figura.
Sejam d(Cu) e d(Al) as densidades e c(Cu) e c(Al) os calores 
específicos, respectivamente, do cobre e do alumínio.
Com base nessas informações, é correto afirmar que 
A) d(Cu) < d(Al) e c(Cu) > c(Al). 
B) d(Cu) > d(Al) e c(Cu) < c(Al). 
C) d(Cu) < d(Al) e c(Cu) < c(Al). 
D) d(Cu) > d(Al) e c(Cu) > c(Al). 
77 
(UERJ) O gráfico abaixo indica o comportamento térmico de 
10 g de uma substância que, ao receber calor de uma fonte, 
passa integralmente da fase sólida para a fase líquida.
O calor latente de fusão dessa substância, em cal/g, é igual a: 
A) 70 
B) 80 
C) 90 
D) 100 
Termologia
24 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
78 
(IFSUL) Um estudante de Física, a fim de analisar o 
comportamento térmico de uma substância, realizou um 
experimento em que forneceu calor a uma quantidade m de 
massa dessa substância, inicialmente na fase sólida. Após 
analisar os dados experimentais obtidos, ele traçou um 
gráfico, na figura abaixo, que mostra o comportamento da 
temperatura dessa substância em função da quantidade de 
calor que ela recebeu.
Sabendo que o calor latente de fusão da substância analisada 
é igual a 20 cal/g, ele calculou os valores da massa m e do 
calor específico na fase sólida.
Ele obteve para esses valores, respectivamente, 
A) 20 g e 0,4 cal/g°C 
B) 20 g e 0,2 cal/g°C 
C) 40 g e 0,2 cal/g°C 
D) 40 g e 0,4 cal/g°C 
79 
(Fac. Albert Einstein) Sabe-se que um líquido possui calor 
específico igual a 0,58 cal/g°C. Com o intuito de descobrir 
o valor de seu calor latente de vaporização, foi realizado 
um experimento onde o líquido foi aquecido por meio de 
uma fonte de potência uniforme, até sua total vaporização, 
obtendo-se o gráfico abaixo. 
 
O valor obtido para o calor latente de vaporização do líquido, 
em cal/g, está mais próximo de:
A) 100 
B) 200 
C) 540 
D) 780 
80 
(PUC-Camp) Um dispositivo mecânico usado para medir o 
equivalente mecânico do calor recebe 250 J de energia 
mecânica e agita, por meio de pás, 100 g de água que 
acabam por sofrer elevação de 0,50 °C de sua temperatura.
Adote 1 cal = 4,2 J e Cágua = 1,0 cal/g°C
O rendimento do dispositivo nesse processo de aquecimento 
é de 
A) 16 % 
B) 19 % 
C) 67 % 
D) 81 % 
E) 84 % 
81 
(Espcex) Um painel coletor de energia solar é utilizado para 
aquecer a água de uma residência e todo o sistema tem 
um rendimento de 60%. Para aumentar a temperatura em 
12 °C de uma massa de água de 1000 kg, a energia solar 
total coletada no painel deve ser de
Dado: considere o calor específico da água igual a 4,0 J/g°C. 
A) 2,8 x 104 J 
B) 4,8 x 104 J 
C) 8,0 x 104 J 
D) 4,8 x 107 J 
E) 8,0 x 107 J 
82 
(PUC-SP) Uma xícara contém 30 mL de café a 60 °C. Qual 
a quantidade, em mL, de leite frio, cuja temperatura é de 
10 °C, que devemos despejar nessa xícara para obtermos 
uma mistura de café com leite a 40 °C? 
Considere as trocas de calor apenas entre o café e o leite, 
seus calores específicos iguais e suas densidades iguais a 
1 g/cm³. 
A) 15 
B) 20 
C) 25 
D) 35 
83 
(IFPE) No preparo de uma xícara de café com leite, são 
utilizados 150 g de café, a 80 °C, e 50 g de leite, a 20 °C. 
Qual será a temperatura do café com leite? (Utilize o calor 
específico do café = calor específico do leite = 1,0 cal/g°C) 
A) 65 °C 
B) 50 °C 
C) 75 °C 
D) 80 °C 
E) 90 °C 
www.chamaofisico.com.br 25Chama o Físico
84 
(UFU) Para tentar descobrir com qual material sólido estava 
lidando, um cientistarealizou a seguinte experiência: 
em um calorímetro de madeira de 5 kg e com paredes 
adiabáticas foram colocados 3 kg de água. Após certo tempo, 
a temperatura medida foi de 10 °C, a qual se manteve 
estabilizada. Então, o cientista retirou de um forno a 540° 
C uma amostra desconhecida de 1,25 kg e a colocou dentro 
do calorímetro. Após um tempo suficientemente longo, o 
cientista percebeu que a temperatura do calorímetro marcava 
30 °C e não se alterava (ver figura abaixo).
Material Calor específico 
(cal/g.ºC)
Água 1,00
Alumínio 0,22
Chumbo 0,12
Ferro 0,11
Madeira 0,42
Vidro 0,16
Sem considerar as imperfeições dos aparatos experimentais 
e do procedimento utilizado pelo cientista, assinale a 
alternativa que indica qual elemento da tabela acima o 
cientista introduziu no calorímetro. 
A) Chumbo 
B) Alumínio 
C) Ferro 
D) Vidro 
85 
(Unesp) Segundo a Biblioteca Virtual Leite Lopes, “o calor 
de combustão de um combustível é a quantidade de calor 
que 1 grama da substância produz, ao ser completamente 
queimada”.
O calor de combustão do carvão vegetal pode ter 
valores muito variáveis, mas um valor médio bem aceito 
é 3,0 x 107 J/kg. Nesse caso, sabendo-se que o calor 
específico da água é 4,2 x 103 J/kg.°C e supondo que 
não haja perdas, a massa de carvão que, completamente 
queimada, fornece a quantidade de calor necessária 
para elevar a temperatura de 1,0 kg de água de 28 °C 
à fervura (100 °C), em gramas, é aproximadamente de 
A) 600. 
B) 300. 
C) 150. 
D) 50. 
E) 10. 
 
86 
(Fuvest) Um trocador de calor consiste em uma serpentina, 
pela qual circulam 18 litros de água por minuto. A água 
entra na serpentina à temperatura ambiente (20 °C) e sai 
mais quente. Com isso, resfria-se o líquido que passa por 
uma tubulação principal, na qual a serpentina está enrolada. 
Em uma fábrica, o líquido a ser resfriado na tubulação 
principal é também água, a 85 °C, mantida a uma vazão de 
12 litros por minuto. 
 
Quando a temperatura de saída da água da serpentina for 40 
°C, será possível estimar que a água da tubulação principal 
esteja saindo a uma temperatura T de, aproximadamente,
A) 75 °C 
B) 65 °C 
C) 55 °C 
D) 45 °C 
E) 35 °C 
87 
(IFSUL) Dentro de um calorímetro que contém 4 litros de 
água a 15 °C, colocam-se 600 g de gelo a 0 °C e deixa-se 
atingir o equilíbrio térmico. Considere que o calor específico 
da água é 1 cal/g°C, o calor latente de fusão do gelo é 
80 cal/g e a massa específica da água é 1 kg/L. A temperatura 
aproximada do equilíbrio térmico será 
A) 2,6 °C 
B) – 2,6 °C 
C) 3,0 °C 
D) – 3,0 °C 
88 
(FCMMG) Um médico residente em Vitória, no Espírito 
Santo, quer aplicar num paciente compressas de um gel 
que funciona à temperatura de 15 °C. O médico possui um 
recipiente com meio litro de água à temperatura ambiente 
(25 °C) e necessita abaixar essa temperatura para 15 °C. 
O médico pensa em misturar certa massa de gelo na água 
alcançar seu objetivo e possui esferas de gelo de 5 g cada. 
Sabe que o calor específico do gelo vale 0,5 cal/g°C da 
água vale 1 cal/g°C e que o calor de fusão do gelo é de 80 
cal/g. Considere a densidade da água igual a 1 kg/L.
Se o gelo está inicialmente a -10 °C, o número de esferas 
de gelo de que necessitará para atingir seu objetivo será de, 
aproximadamente: 
A) 10 
B) 13 
C) 26 
D) 50 
Termologia
26 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
89 
(EFOMM) Em um dia muito quente, em que a temperatura 
ambiente era de 30 °C, Sr. Aldemir pegou um copo com 
volume de 194 cm³ de suco à temperatura ambiente e 
mergulhou nele dois cubos de gelo de massa 15 g cada. 
O gelo estava a -4 °C e fundiu-se por completo. Supondo que 
o suco tem o mesmo calor específico e densidade que a água 
e que a troca de calor ocorra somente entre o gelo e suco, 
qual a temperatura final do suco do Sr. Aldemir?
Assinale a alternativa correta.
Dados: Cágua = 1 cal/g°C; Cgelo = 0,5 cal/g°C e Lfusão = 80 cal/g. 
A) 0 °C 
B) 2 °C 
C) 12 °C 
D) 15 °C 
E) 26 °C 
90 
(Upe) Um ciclista decide pedalar pela cidade e leva uma 
garrafa térmica para fazer sua hidratação adequada. 
Querendo beber água gelada ao final de um longo treino, o 
ciclista coloca inicialmente 200 g de água a 25 °C e 400 g de 
gelo a -25 °C. 
Supondo que a garrafa seja fechada hermeticamente, que 
não haja trocas de energia com o ambiente externo e que 
o equilíbrio térmico tenha sido atingido, o ciclista ao abrir a 
garrafa encontrará:
Dados: o calor específico da água e do gelo é igual a 
1 cal/g°C e 0,5 cal/g°C, respectivamente. O calor latente da 
água é igual a 80 cal/g. 
A) apenas gelo a 0 °C. 
B) apenas água a 0 °C. 
C) mais gelo que água. 
D) mais água que gelo. 
E) apenas água. 
91 
(PUC-Camp) Um chefe de cozinha precisa transformar 10 g 
de gelo a 0 °C em água a 40 °C, em 10 minutos. Para isto 
utiliza uma resistência elétrica percorrida por uma corrente 
elétrica que fornecerá calor para o gelo. Supondo-se que todo 
calor fornecido pela resistência seja absorvido pelo gelo e 
desprezando-se perdas de calor para o meio ambiente e para 
o frasco que contém o gelo, a potência desta resistência deve 
ser, em watts, no mínimo, igual a:
Dados da água:
Calor específico no estado sólido: 0,5 cal/g°C
Calor específico no estado líquido: 1,0 cal°g°C
Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g
Adote 1 cal = 4 J.
A) 4 
B) 8 
C) 10 
D) 80 
E) 120 
92 
(PUC-RJ) Uma quantidade de água líquida de massa 
m = 200 g, a uma temperatura de 30 °C, é colocada em 
uma calorímetro junto a 150 g de gelo a 0 °C. Após atingir 
o equilíbrio, dado que o calor específico da água é ca = 1,0 
cal/(g.°C) e o calor latente de fusão do gelo é L = 80 cal/g, 
calcule a temperatura final da mistura gelo + água. 
A) 10 °C 
B) 15 °C 
C) 0 °C 
D) 30 °C 
E) 60 °C 
93 
(Fuvest) Em um copo grande, termicamente isolado, 
contendo água à temperatura ambiente (25 °C), são 
colocados 2 cubos de gelo a 0 °C. A temperatura da água 
passa a ser, aproximadamente, de 1 °C. Nas mesmas 
condições se, em vez de 2, fossem colocados 4 cubos de 
gelo iguais aos anteriores, ao ser atingido o equilíbrio, 
haveria no copo 
A) apenas água acima de 0 °C 
B) apenas água a 0 °C 
C) gelo a 0°C e água acima de 0 °C 
D) gelo e água a 0 °C 
E) apenas gelo a 0 °C 
94 
(IFSUL) Certa quantidade de água é colocada no interior de 
um recipiente diatérmico e levada à chama de uma fonte 
térmica, ao nível do mar. A temperatura em que ela irá entrar 
em ebulição depende da 
A) temperatura inicial da água. 
B) massa da água. 
C) pressão ambiente. 
D) rapidez com que o calor é fornecido. 
95 
(IFSUL) Quando um patinador desliza sobre o gelo, o seu 
deslizamento é facilitado, sendo o atrito diminuído, porque 
parte do gelo se transforma em água. Se o gelo se encontra 
a uma temperatura inferior a 0 °C. isso ocorre porque 
A) o aumento da pressão sobre o gelo diminui a temperatura 
de fusão. 
B) a pressão sobre o gelo e a temperatura de fusão não se 
alteram. 
C) a diminuição da pressão sobre o gelo diminui a 
temperatura de fusão. 
D) o aumento da pressão sobre o gelo aumenta a 
temperatura de fusão. 
www.chamaofisico.com.br 27Chama o Físico
96 
(UFRGS) Qualquer substância pode ser encontrada nos 
estados (ou fases) sólido (S), líquido (L), ou gasoso (G) 
dependendo das condições de pressão (P) e temperatura (T) 
a que está sujeita. Esses estados podem ser representados 
em um gráfico P x T, conhecido como diagrama de fases, 
como o mostrado na figura abaixo, para uma substância 
qualquer.
As regiões de existência de cada fase estão identificadas por 
(S), (L) e (G) e os pontos a, b, c e d indicam quatro estados 
distintos de (p, T). 
Considere as seguintes afirmações.
I. A substância não pode sublimar, se submetida a pressões 
constantes maiores do que Pa. 
II. A substância, se estiver no estado b pode ser vaporizada 
por transformações isotérmicas ouisobáricas.
III. A mudança de estado c/d é isobárica e conhecida como 
solidificação.
Quais estão corretas? 
A) Apenas I. 
B) Apenas II. 
C) Apenas III. 
D) Apenas I e III. 
E) I, II e III. 
97 
(IFSUL) A panela de pressão permite que o cozimento dos 
alimentos ocorra mais rapidamente que em panelas comuns. 
Se, depois de iniciada a saída de vapor pela válvula, baixarmos 
o fogo, para economizar gás, o tempo gasto no cozimento 
A) aumenta, pois a temperatura diminui dentro da panela. 
B) diminui, pois a temperatura aumenta dentro da panela. 
C) aumenta, pois diminui a formação de vapor dentro da 
panela. 
D) não varia, pois a temperatura dentro da panela permanece 
constante. 
98 
(ENEM) No manual fornecido pelo fabricante de uma ducha 
elétrica de 220 V é apresentado um gráfico com a variação 
da temperatura da água em função da vazão para três 
condições (morno, quente e superquente). Na condição 
superquente, a potência dissipada é de 6500 W. Considere 
o calor específico da água igual a 4200 J/kg.°C e densidade 
da água igual a 1 kg/L.
Com base nas informações dadas, a potência na condição 
morno corresponde a que fração da potência na condição 
superquente? 
A) 1/3 
B) 1/5 
C) 3/5 
D) 3/8 
E) 5/8 
99 
(ENEM) Num dia em que a temperatura ambiente é de 37 °C, 
uma pessoa, com essa mesma temperatura corporal, repousa 
à sombra. Para regular sua temperatura corporal e mantê-la 
constante, a pessoa libera calor através da evaporação do 
suor. Considere que a potência necessária para manter seu 
metabolismo é 120 W e que, nessas condições, 20% dessa 
energia é dissipada pelo suor, cujo calor de vaporização é 
igual ao da água (540 cal/g). Utilize 1 cal igual a 4 J.
Após duas horas nessa situação, que quantidade de água essa 
pessoa deve ingerir para repor a perda pela transpiração? 
A) 0,08 g 
B) 0,44 g 
C) 1,30 g 
D) 1,80 g 
E) 80,0 g 
Termologia
28 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
100 
(ENEM) Uma garrafa térmica tem como função evitar a 
troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, 
mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. 
Uma forma de orientar os consumidores na compra de 
uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, 
como se faz atualmente para informar o consumo de 
energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco 
categorias e informaria a variação de temperatura do 
conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de 
seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor 
inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa.
O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação 
percentual da temperatura.
Tipo de selo Variação de temperatura
A menor que 10%
B entre 10% e 25%
C entre 25% e 40% 
D entre 40% e 55% 
E maior que 55% 
Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, 
são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras 
de água, uma a 10 °C e outra a 40 °C, na proporção de um 
terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa 
é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a 
temperatura da água, obtendo-se 16 °C.
Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada? 
A) A 
B) B 
C) C 
D) D 
E) E 
101 
(ENEM) As altas temperaturas de combustão e o atrito entre 
suas peças móveis são alguns dos fatores que provocam o 
aquecimento dos motores à combustão interna. Para evitar 
o superaquecimento e consequentes danos a esses motores, 
foram desenvolvidos os atuais sistemas de refrigeração, em 
que um fluido arrefecedor com propriedades especiais circula 
pelo interior do motor, absorvendo o calor que, ao passar 
pelo radiador, é transferido para a atmosfera.
Qual propriedade o fluido arrefecedor deve possuir para 
cumprir seu objetivo com maior eficiência? 
A) Alto calor específico. 
B) Alto calor latente de fusão. 
C) Baixa condutividade térmica. 
D) Baixa temperatura de ebulição. 
E) Alto coeficiente de dilatação térmica. 
102 
(ENEM) Aquecedores solares usados em residências têm 
o objetivo de elevar a temperatura da água até 70 °C. No 
entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 
30°C. Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a água 
à temperatura ambiente de um outro reservatório, que se 
encontra a 25 °C.
Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de 
água fria na mistura para um banho à temperatura ideal? 
A) 0,111. 
B) 0,125. 
C) 0,357. 
D) 0,428. 
E) 0,833. 
103 
(ENEM) O Sol representa uma fonte limpa e inesgotável 
de energia para o nosso planeta. Essa energia pode ser 
captada por aquecedores solares, armazenada e convertida 
posteriormente em trabalho útil. Considere determinada 
região cuja insolação — potência solar incidente na superfície 
da Terra — seja de 800 watts/m2.
Uma usina termossolar utiliza concentradores solares 
parabólicos que chegam a dezenas de quilômetros de extensão. 
Nesses coletores solares parabólicos, a luz refletida pela 
superfície parabólica espelhada é focalizada em um receptor em 
forma de cano e aquece o óleo contido em seu interior a 400 °C. 
O calor desse óleo é transferido para a água, vaporizando-a em 
uma caldeira. O vapor em alta pressão movimenta uma turbina 
acoplada a um gerador de energia elétrica.
Considerando que a distância entre a borda inferior e a 
borda superior da superfície refletora tenha 6 m de largura 
e que focaliza no receptor os 800 watts/m2 de radiação 
provenientes do Sol, e que o calor específico da água é 1 cal. 
g-1. °C-1 = 4.200 J. kg-1. °C-1, então o comprimento linear do 
refletor parabólico necessário para elevar a temperatura de 
1 m3 (equivalente a 1 t) de água de 20 °C para 100 °C, em 
uma hora, estará entre 
A) 15 m e 21 m. 
B) 22 m e 30 m. 
C) 105 m e 125 m. 
D) 680 m e 710 m. 
E) 6.700 m e 7.150 m. 
104 
(ENEM) A Terra é cercada pelo vácuo espacial e, assim, ela 
só perde energia ao irradiá-la para o espaço. O aquecimento 
global que se verifica hoje decorre de pequeno desequilíbrio 
energético, de cerca de 0,3 %, entre a energia que a Terra 
recebe do Sol e a energia irradiada a cada segundo, algo 
em torno de 1 W/m2. Isso significa que a Terra acumula, 
anualmente, cerca de 1,6 × 1022 J. Considere que a energia 
necessária para transformar 1 kg de gelo a 0°C em água 
líquida seja igual a 3,2 × 105 J. Se toda a energia acumulada 
anualmente fosse usada para derreter o gelo nos polos 
(a 0 °C), a quantidade de gelo derretida anualmente, em 
trilhões de toneladas, estaria entre 
A) 20 e 40. 
B) 40 e 60. 
C) 60 e 80. 
D) 80 e 100. 
E) 100 e 120. 
www.chamaofisico.com.br 29Chama o Físico
TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES: 
A panela de pressão permite que os alimentos sejam cozidos 
em água muito mais rapidamente do que em panelas 
convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação 
que não deixa o vapor escapar, a não ser através de um orifício 
central sobre o qual assenta um peso que controla a pressão. 
Quando em uso, desenvolve-se uma pressão elevada no seu 
interior. Para a sua operação segura, é necessário observar 
a limpeza do orifício central e a existência de uma válvula de 
segurança, normalmente situada na tampa.
O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da 
água são apresentados a seguir.
 
105 
(ENEM) A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez 
para o cozimento de alimentos e isto se deve 
A) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa. 
B) à temperatura de seu interior, que está acima da 
temperatura de ebulição da água no local. 
C) à quantidade de calor adicional que é transferida à panela. 
D) à quantidade de vapor que esta sendo liberada pela 
válvula. 
E) à espessura da sua parede, que é maior que a das 
panelas comuns. 
106 
(ENEM) Se, por economia, abaixarmos o fogo sob uma 
panela de pressão logo que se inicia a saída de vapor pela 
válvula, de forma simplesmente a manter a fervura, o tempo 
de cozimentoA) será maior porque a panela “esfria”. 
B) será menor, pois diminui a perda de água. 
C) será maior, pois a pressão diminui. 
D) será maior, pois a evaporação diminui. 
E) não será alterado, pois a temperatura não varia. 
107 
(Enem PPL) Para preparar uma sopa instantânea, uma pessoa 
aquece em um forno micro-ondas 500 g de água em uma 
tigela de vidro de 300 g. A temperatura inicial da tigela e da 
água era de 6 °C. Com o forno de micro-ondas funcionando 
a uma potência de 800 W a tigela e a água atingiram a 
temperatura de 40 °C em 2,5 min. Considere que os calores 
específicos do vidro e da sopa são, respectivamente, 0,2 cal/
g°C e 1,0 cal/g°C e que 1 cal = 4,25 J.
Que percentual aproximado da potência usada pelo 
micro-ondas é efetivamente convertido em calor para o 
aquecimento? 
A) 11,8 % 
B) 45,0 % 
C) 57,1 % 
D) 66,7 % 
E) 78,4 % 
108 
(Enem PPL) As especificações de um chuveiro elétrico são: 
potência de 4.000 W, consumo máximo mensal de 21,6 kWh 
e vazão máxima de 3 L/min. Em um mês, durante os banhos, 
esse chuveiro foi usado com vazão máxima, consumindo o 
valor máximo de energia especificado. O calor específico da 
água é de 4.200 J/kg.°C e sua densidade é igual a 1 kg/L.
A variação da temperatura da água usada nesses banhos foi 
mais próxima de 
A) 16 °C 
B) 19 °C 
C) 37 °C 
D) 57 °C 
E) 60 °C
109 
(Enem PPL) O aproveitamento da luz solar como fonte 
de energia renovável tem aumentado significativamente 
nos últimos anos. Uma das aplicações é o aquecimento de 
água (ρágua = 1 kg/L) para uso residencial. Em um local, a 
intensidade da radiação solar efetivamente captada por um 
painel solar com área de 1 m² é de 0,03 kW/m². O valor do 
calor específico da água é igual 4200 J/kg°C.
Nessa situação, em quanto tempo é possível aquecer 1 litro 
de água de 20 °C até 70 °C? 
A) 490 s 
B) 2.800 s 
C) 6.300 s 
D) 7.000 s 
E) 9.800 s 
Termologia
30 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
MÓDULO 05: GASES IDEAIS – 1ª LEI DA 
TERMODINÂMICA
Os diferentes gases reais (oxigênio, hélio, hidrogênio, etc.), 
em razão das suas características moleculares, apresentam, no 
geral, comportamentos desiguais. Entretanto, quando submetidos 
a baixas pressões e a altas temperaturas, comportam-se 
macroscopicamente de maneira semelhante.
Para nosso estudo, vamos adotar um “modelo teórico” 
de comportamento aproximado ao dos gases reais. Essa 
aproximação é melhora- da quanto menor a pressão e maior a 
temperatura a que são submetidas as substâncias. Esse modelo 
recebe o nome de gás perfeito ou gás ideal.
Basicamente, consideram-se no gás perfeito as seguintes 
características:
01. as moléculas são pontos materiais;
02. grande número de moléculas em movimentos 
desordenados;
03. choques perfeitamente elásticos e de pequena duração;
04. só são consideradas as forças que agem durante o choque 
entre moléculas.
EQUAÇÃO GERAL DOS GASES IDEAIS
Variáveis de estado são grandezas físicas que nos permitem 
caracterizar um determinado gás. Basicamente, trabalharemos 
com 4 variáveis de estado: volume, pressão, temperatura e 
quantidade de matéria.
Para maior facilidade, avaliamos a quantidade de gás por meio 
do seu número de mols (n). Devemos lembrar que um mol de 
gás constitui-se de um número de moléculas desse gás, dado 
pelo número de Avogadro. (NA = 6 · 1023 moléculas/mol). Vale 
a relação:
n massa do gás
massamolar
número de partículas
� �
�6 1023
A temperatura é uma grandeza física relacionada à vibração 
das partículas que compõem o gás. Portanto, ela está associada 
ao grau de agitação das partículas. No caso particular dos gases, 
utilizaremos sempre a temperatura na escala Kelvin, pois o zero 
absoluto corresponde teoricamente à vibração zero. Devemos 
lembrar que:
T Tk c� � 273
Como os gases são altamente expansíveis, suas moléculas 
ocupam todo o espaço dos recipientes nos quais são inseridos. 
Assim, o volume do gás é exatamente o volume do recipiente que 
o contém. No Sistema Internacional (SI), a unidade do volume 
de um gás é metro cúbico (m3). Outras unidades muito utilizadas 
são: litro (L) e centímetro cúbico (cm3). As relações entre essas 
unidades são as seguintes:
1 10003m L=
A pressão (p) de um gás contido em um recipiente está 
relacionada às colisões que as moléculas do gás efetuam contra 
as paredes do recipiente. No SI, a unidade de pressão é newton 
por metro quadrado (N/m²), conhecida como pascal (Pa). Outras 
unidades utilizadas são: atmosfera (atm) e milímetro de mercúrio 
(mmHg). As relações entre essas unidades são:
1 760 105atm mmHg Pa= =
Essas variáveis de estado estão relacionadas pela Equação 
Geral dos Gases, também conhecida como Equação de Clapeyron:
PV nRT=
A constante R é chamada constante universal dos gases ideias 
e o seu valor é:
R J mol K atm L mol K� � � � �8 3 0 082, / , /
Em um sistema fechado, podemos garantir que não há 
mudança do número de mols de um gás. Quando o gás vai de 
um estado 1 para um estado 2, ou seja, quando ele sofre uma 
transformação gasosa, a Lei Geral dos Gases Ideais nos permite 
escrever que:
P V
T
P V
T
1 1
1
2 2
2
=
TRANSFORMAÇÕES GASOSAS
Isovolumétrica
É aquela na qual, entre dois estados, variam a temperatura 
e a pressão, com o volume permanecendo constante. Para uma 
dada massa gasosa, mantida em volume constante, a pressão e 
a temperatura são diretamente proporcionais.
P
T
P
T
1
1
2
2
=
Para ilustrar o comportamento da transformação isovolumétrica, 
apresentamos o diagrama da pressão em função da temperatura.
Isobárica
É aquela na qual, entre dois estados, variam a temperatura 
e o volume, com a pressão permanecendo constante. Para uma 
dada massa gasosa, mantida em pressão constante, o volume e 
a temperatura são diretamente proporcionais.
V
T
V
T
1
1
2
2
=
O diagrama seguinte ilustra o comportamento do volume em 
função da temperatura para uma transformação isobárica.
www.chamaofisico.com.br 31Chama o Físico
Isotérmica
É aquela na qual, entre dois estados, variam a pressão e o 
volume, com a temperatura permanecendo constante. Para 
uma dada massa gasosa, mantida em temperatura constante, 
a pressão e o volume são inversamente proporcionais, isto é, o 
produto p · V é constante.
P V P V1 1 2 2=
Para ilustrar o comportamento da transformação isotérmica, 
apresentamos os diagramas da pressão em função do volume e 
o produto p · V em função da pressão e do volume.
ENERGIA CINÉTICA MÉDIA
Assim como acontece nos corpos de uma maneira geral, 
a temperatura de um gás está associada à agitação de suas 
moléculas. No caso do gás, conseguiram estabelecer uma relação 
direta entre a temperatura do gás e a energia cinética média 
das moléculas. Foi provado que, para todo gás monoatômico, a 
energia cinética média das moléculas é dada por:
E kTc =
3
2
Onde k é a chamada constante de Boltzmann e seu valor é de 
1,38 x 10-23 J/K. A equação acima mostra claramente como a 
temperatura (T) de um gás está associada diretamente à energia 
de suas partículas. Como o gás ideal é sempre composto por 
um número muito grande de partículas, é comum encontrarmos 
partículas com valores bem diferentes de energia cinética. 
Portanto, o valor acima representa o valor médio da energia 
cinética de todas as moléculas.
Para calcularmos a energia total contida em um gás, chamada 
de energia interna, teríamos que somar a energia cinética de 
todas as moléculas. Essa tarefa seria impossível se não fosse a 
equação acima. Com ela, podemos apenas multiplicar a energia 
cinética média das moléculas, pelo número total de moléculas N. 
Então, a energia interna (U) de um gás fica:
U NkT nRT= =
3
2
3
2
TRABALHO DE UM GÁS
Um gás possui duas formas de ganhar ou perder energia: 
através da troca de calor ou através do trabalho. O primeiro caso 
é o mais óbvio e representa as situações em que aquecemos ou 
resfriamos um gás. Já a segunda situação representa os casos 
em que o gás realiza ou sofre trabalho.
Quando a pressão interna de umgás é maior do que a 
pressão externa exercida sobre ele e o gás consegue empurrar a 
tampa (êmbolo) do recipiente, dizemos que ele está realizando 
trabalho. Nesse caso, o volume do gás aumenta e a tampa sobe 
devido à força que as moléculas do gás exercem sobre ela devido 
às constantes colisões. Essa é uma forma do gás diminuir sua 
energia interna, já que para realizar esse trabalho é necessária 
uma energia.
Se a pressão externa for maior do que a interna a ponto de 
comprimir o gás em um volume menor, dizemos que o gás sofre 
um trabalho, ou então que o trabalho do gás é negativo. Nessa 
situação, o gás ganha energia pois o êmbolo irá colidir com as 
moléculas fornecendo energia para elas, durante a sua descida.
Assim resumimos:
Trabalho positivo 
(W> 0)
Volume do gás 
aumenta O gás ganha energia
Trabalho negativo 
(W<0)
Volume do gás 
diminui O gás perde energia
Trabalho nulo Volume constante
Não há troca de 
energia na forma de 
trabalho
1ª LEI DA TERMODINÂMICA
O que conhecemos por 1ª lei da termodinâmica é apenas uma 
aplicação do princípio de conservação da energia no contexto dos 
gases ideais. Levando em consideração que um gás pode ganhar 
ou perder energia tanto na forma de calor, quanto na forma de 
trabalho, temos a igualdade:
�U Q W� �
Uma interpretação dessa equação seria: a energia que 
sobra para o gás (ΔU) é simplesmente a energia recebida na 
forma de calor, subtraindo a energia gasta com a realização 
de um trabalho.
Termologia
32 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
Passaremos agora a aplicar a 1ª lei da termodinâmica nas 
transformações gasosas mais importantes. Utilizaremos também 
a equação geral dos gases que você aprendeu na química:
PV nRT=
Onde n representa o número de mols e R a constante geral dos 
gases e seu valor é de R = 8,31 J/mol.K.
Transformação isovolumétrica
É aquela transformação que ocorre sem variar o volume do 
gás. Geralmente ela ocorre quando o gás é aquecido ou resfriado 
em situações em que se encontra preso em um recipiente que 
não pode se deformar. Na prática podemos considerar como 
transformações isovolumétricas:
- Um botijão de gás que foi esquecido ao sol: ao receber calor 
do sol, o gás é aquecido, mas não pode variar o seu volume 
porque o botijão possui volume fixo.
- Um pneu do carro que se aquece durante uma viagem: 
devido ao atrito com o solo e ao calor ambiente, o pneu de um 
carro pode aquecer bastante em uma viagem. Então, o ar no 
interior do pneu sofre um aquecimento isovolumétrico.
Através da equação geral dos gases, percebemos que a 
pressão do gás é diretamente proporcional à temperatura nesse 
tipo de situação:
É importante ressaltar que essa relação entre pressão e 
temperatura só é válida quando usamos a temperatura na 
escala Kelvin. Quando, em uma transformação isovolumétrica, 
a temperatura do gás muda de 200 K para 400 K podemos 
afirmar que a pressão do gás também dobra, pois são 
grandezas diretamente proporcionais. No entanto quando a 
temperatura do gás passa de 20 °C para o dobro, ou seja, 40 
°C, a pressão do gás não dobra, já que a temperatura passou 
de 293 K para 313 K.
Em uma transformação isovolumétrica, a pressão do gás só 
aumenta na mesma proporção que a temperatura, se usarmos a 
temperatura na escala kelvin. Perceba também que foi utilizado 
um intervalo aberto na origem do gráfico, já que temperatura 0 
K é algo impossível de ser atingido.
Quando utilizamos a 1ª lei da termodinâmica nas 
transformações isovolumétricas concluímos:
�
�
U Q W
U Q
� �
�
Já que nesse tipo de transformação, o trabalho do gás é nulo. 
Concluímos assim que, toda a energia que o gás recebe na forma 
de calor será integralmente convertida em energia interna para 
o gás.
Transformação isotérmica
É o tipo de transformação em que a temperatura do gás é 
mantida constante durante o processo. Não é um tipo comum 
de transformação, mas pode ocorrer em lentas expansões ou 
compressões gasosas. Aplicando a equação geral do gases, 
percebemos que pressão e volume se tornam grandezas 
inversamente proporcionais nessas situações:
Como ocorre com todas as grandezas inversamente 
proporcionais, o gráfico PxV resulta em uma hipérbole. Nesse 
caso específico, a hipérbole recebe o nome de isoterma. 
Quando utilizamos a 1ª lei da termodinâmica nas 
transformações isotérmicas concluímos:
�U Q W
Q W
� �
�
Já que nesse tipo de transformação, não temos variação da 
energia interna. Concluímos assim que, toda a energia que o 
gás recebe na forma de calor será integralmente convertida 
em trabalho.
Repare que essa é uma situação em que o gás absorve calor, 
mas não varia a sua temperatura! Isso parece um contrassenso 
para muitos, mas é extremamente plausível, uma vez que toda 
a energia recebida na forma de calor foi convertida em trabalho.
Transformação isobárica
São as transformações que ocorrem com a pressão constante 
durante o processo. Para isso ocorrer, basta mantermos o êmbolo 
completamente livre, ou seja, não pode haver atrito em suas 
paredes e não podemos oferecer ajuda ou resistência em seu 
movimento. Dessa forma, a pressão exercida será relativa ao 
peso do êmbolo. Como peso é uma força constante, teremos 
uma pressão constante.
www.chamaofisico.com.br 33Chama o Físico
Em transformações isobáricas, temperatura e volume se 
tornam grandezas diretamente proporcionais:
Repare que novamente temos um intervalo aberto na origem, 
pois devemos utilizar a temperatura na escala kelvin. Isso 
significa que, em transformações isobáricas, o volume do gás 
somente triplica se a temperatura triplicar na escala kelvin.
Para aplicar a 1ª lei da termodinâmica nas transformações 
isobáricas, vamos observar essa transformação em um 
gráfico PxV:
Imagine uma expansão isobárica do ponto A para B, como 
representado nesse gráfico. Sobre essa situação podemos 
concluir:
W P V� � �
Nessa situação temos trabalho positivo, pois o gás expande;
A energia interna do gás aumenta, pois, a temperatura também 
aumenta. Temos, portanto ΔU > 0.
Utilizando a 1ª lei da termodinâmica, temos:
�
�
U Q W
Q U W
� �
� �
Como sabemos que W > 0 e também que ΔU > 0, podemos 
concluir que Q > 0. Acontece que Q > 0 significa que o gás 
está absorvendo calor. Nas transformações isobáricas, o calor 
absorvido pelo gás é parcialmente convertido em trabalho e 
parcialmente convertido em energia interna.
Transformação adiabática
Essa é, por definição, a transformação que ocorre sem a troca 
de calor entre o gás e a vizinhança, ou seja, o meio envolve 
o recipiente. Existem duas maneiras de realizarmos uma 
transformação adiabática:
- Através de isolamento térmico: se as paredes do recipiente 
do gás não permitirem a passagem de calor, naturalmente as 
transformações serão adiabáticas.
- Transformações muito rápidas: o processo de absorção, ou 
fornecimento de calor exige certo tempo para ocorrer. Portanto 
se um gás expandir ou for comprimido rapidamente, essas 
transformações serão adiabáticas.
Aplicando a 1ª lei da termodinâmica:
�
�
U Q W
U W
� �
� �
Lembrando que o calor é nulo por se tratar de uma adiabática. 
Vemos facilmente então que a variação da energia interna e o 
trabalho se tornam grandezas iguais em módulo, mas com sinais 
contrários. Isso nos permite concluir:
Expansão W > 0 ΔU < 0 Temperatura 
diminui
O gás utiliza a sua 
energia interna 
para realizar 
trabalho.
Compressão W < 0 ΔU > 0 Temperatura 
aumenta
O gás converte em 
energia interna a 
energia recebida 
na forma de 
trabalho.
Um exemplo bem prático de uma expansão adiabática é o 
desodorante aerossol. Ao aplicarmos em nossa pele percebemos 
com frequência que ele está em baixa temperatura. Isso se deve 
à sua rápida expansão ao sair da lata. Uma expansão tão rápida 
é certamente adiabática e, portanto, a sua temperatura diminui 
durante a expansão.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
110 
(FGV) Ao ser admitido no interior da câmara de combustão 
do motor de uma motocicleta, o vapor de etanol chega a 
ocupar o volume de 120 cm³ sob pressão de 1,0 atm etemperatura de 127 °C. Após o tempo de admissão, o pistão 
sobe, o volume ocupado por essa mistura diminui para 20 
cm³, e a pressão aumenta para 12 atm.
Considerando a mistura um gás ideal e desprezando perdas 
de calor devido à rápida compressão, a temperatura do gás 
resultante desse processo no interior da câmara passa a ser, 
em °C, de 
A) 473 
B) 493 
C) 527 
D) 573 
E) 627 
Termologia
34 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
111 
(UFRGS) Considere que certa quantidade de gás ideal, 
mantida a temperatura constante, está contida em um 
recipiente cujo volume pode ser variado.
Assinale a alternativa que melhor representa a variação da 
pressão (P) exercida pelo gás, em função da variação do 
volume (V) do recipiente. 
A) 
B) 
C) 
D) 
E) 
112 
(PUC-RJ) Um gás ideal, inicialmente a 300 K e a 1 atm, 
é aquecido a pressão constante até que seu volume seja o 
triplo do original. O gás é, então, comprimido de volta ao seu 
volume inicial, e sua pressão final é de 2 atm.
Qual é a temperatura final do gás, em K? 
A) 600 
B) 300 
C) 900 
D) 100 
E) 450 
113 
(Fuvest) Uma garrafa tem um cilindro afixado em sua 
boca, no qual um êmbolo pode se movimentar sem atrito, 
mantendo constante a massa de ar dentro da garrafa, como 
ilustra a figura. Inicialmente, o sistema está em equilíbrio à 
temperatura de 27 °C. O volume de ar na garrafa é igual a 
600 cm³ e o êmbolo tem uma área transversal igual a 3 cm². 
Na condição de equilíbrio, com a pressão atmosférica 
constante, para cada 1 °C de aumento da temperatura do 
sistema, o êmbolo subirá aproximadamente
A) 0,7 cm 
B) 1,4 cm 
C) 2,1 cm 
D) 3,0 cm 
E) 6,0 cm 
114 
(FCMMG) Uma pessoa, durante o inverno de uma cidade do 
Sul de Minas, antes de viajar, calibrou os pneus de seu carro 
com 28 libras/pol2, estando o ar a 7 °C. Ao final da viagem, 
mediu no posto a pressão dos pneus, verificando que havia 
aumentado 2 libras/pol2. Concluiu que o valor mais provável 
para a temperatura do ar dos pneus é:
A) 27 °C
B) 12 °C
C) 7,5 °C
D) 6,5 °C
www.chamaofisico.com.br 35Chama o Físico
115 
(Unicamp) Fazer vácuo significa retirar o ar existente em 
um volume fechado. Esse processo é usado, por exemplo, 
para conservar alimentos ditos embalados a vácuo ou para 
criar ambientes controlados para experimentos científicos. A 
figura abaixo representa um pistão que está sendo usado 
para fazer vácuo em uma câmara de volume constante VC 
= 2,0 litros. O pistão, ligado à câmara por uma válvula A, 
aumenta o volume que pode ser ocupado pelo ar em VP = 
0,2 litros. Em seguida, a válvula A é fechada e o ar que está 
dentro do pistão é expulso através de uma válvula B, ligada à 
atmosfera, completando um ciclo de bombeamento. 
Considere que o ar se comporte como um gás ideal e que, 
durante o ciclo completo, a temperatura não variou. Se a 
pressão inicial na câmara é de Pi = 33 Pa, a pressão final na 
câmara após um ciclo de bombeamento será de 
A) 30,0 Pa 
B) 330,0 Pa 
C) 36,3 Pa 
D) 3,3 Pa 
116 
(UFRGS) Nos gráficos I e II abaixo, P representa a pressão a 
que certa massa de gás ideal está sujeita, T a sua temperatura 
e V o volume por ela ocupado.
Escolha a alternativa que identifica de forma correta as 
transformações sofridas por esse gás, representadas, 
respectivamente, em I e II. 
A) Isobárica e isocórica. 
B) Isotérmica e isocórica. 
C) Isotérmica e isobárica. 
D) Isocórica e isobárica. 
E) Isocórica e isotérmica. 
117 
(AFA) Uma amostra de n mols de gás ideal sofre as 
transformações AB (isovolumétrica), BC (isobárica) e CD 
(isotérmica) conforme representação no diagrama pressão 
(P) x volume (V), mostrado a seguir.
Sabendo-se que a temperatura do gás no estado A é 27 
°C, pode-se afirmar que a temperatura dele, em °C, no 
estado D é 
A) 108 
B) 327 
C) 628 
D) 927 
118 
(Ibmec-RJ) Um submarino, a uma profundidade de 50 
metros abaixo do nível do mar, libera uma bolha de ar por 
meio do seu sistema de escape com volume igual a 0,1 
m3. A bolha sobe até a superfície, onde a pressão é igual a 
1,0 atm (pressão atmosférica). Considere que a temperatura 
da bolha permanece constante e que a pressão aumenta 
1,0 atm a cada 10 m de profundidade. Nesse caso, sendo o 
ar um gás ideal, o valor do volume da bolha na superfície é: 
A) 0,05 m3 
B) 0,01 m3 
C) 1,0 m3 
D) 0,6 m3 
E) 1,5 m3 
119 
(PUC-RJ) Um processo acontece com um gás ideal que está 
dentro de um balão extremamente flexível em contato com 
a atmosfera. Se a temperatura do gás dobra ao final do 
processo, podemos dizer que: 
A) a pressão do gás dobra, e seu volume cai pela metade. 
B) a pressão do gás fica constante, e seu volume cai pela 
metade. 
C) a pressão do gás dobra, e seu volume dobra. 
D) a pressão do gás cai pela metade, e seu volume dobra. 
E) a pressão do gás fica constante, e seu volume dobra. 
Termologia
36 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
120 
(Unesp) Um frasco para medicamento com capacidade de 
50 mL, contém 35 mL de remédio, sendo o volume restante 
ocupado por ar. Uma enfermeira encaixa uma seringa nesse 
frasco e retira 10 mL do medicamento, sem que tenha entrado 
ou saído ar do frasco. Considere que durante o processo a 
temperatura do sistema tenha permanecido constante e que 
o ar dentro do frasco possa ser considerado um gás ideal.
Na situação final em que a seringa com o medicamento ainda 
estava encaixada no frasco, a retirada dessa dose fez com 
que a pressão do ar dentro do frasco passasse a ser, em 
relação à pressão inicial, 
A) 60% maior. 
B) 40% maior. 
C) 60% menor. 
D) 40% menor. 
E) 25% menor. 
121 
(UERJ) A bola utilizada em uma partida de futebol é uma 
esfera de diâmetro interno igual a 20 cm. Quando cheia, a 
bola apresenta, em seu interior, ar sob pressão de 1,0 atm e 
temperatura de 27 °C.
Considere π = 3, R = 0,080 atm.L.mol-1.K-1 e, para o ar, 
comportamento de gás ideal e massa molar igual a 30 g.mol-1.
No interior da bola cheia, a massa de ar, em gramas, 
corresponde a: 
A) 2,5 
B) 5,0 
C) 7,5 
D) 10,0 
122 
(Fuvest) Em um freezer, muitas vezes, é difícil repetir a 
abertura da porta, pouco tempo após ter sido fechado, 
devido à diminuição da pressão interna. Essa diminuição 
ocorre porque o ar que entra, à temperatura ambiente, é 
rapidamente resfriado até a temperatura de operação, em 
torno de - 18 °C. Considerando um freezer doméstico, de 
280 L, bem vedado, em um ambiente a 27 °C e pressão 
atmosférica P0, a pressão interna poderia atingir o valor 
mínimo de:
Considere que todo o ar no interior do freezer, no instante 
em que a porta é fechada, está à temperatura do ambiente. 
A) 35% de P0 
B) 50% de P0 
C) 67% de P0 
D) 85% de P0 
E) 95% de P0 
123 
(UFMG) Um cilindro tem como tampa um êmbolo, que pode 
se mover livremente.
Um gás, contido nesse cilindro, está sendo aquecido, como 
representado na figura.
Assinale a alternativa cujo diagrama melhor representa a 
pressão em função da temperatura nessa situação.
 
A) 
B) 
C) 
D) 
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124 
(Mackenzie) Uma massa de gás perfeito a 17 °C, que sofre 
uma transformação isotérmica, tem seu volume aumentado 
de 25%. A pressão final do gás, em relação à inicial será: 
A) 20% maior. 
B) 20% menor. 
C) 25% menor. 
D) 80% menor. 
E) 80% maior. 
125 
(Faseh) Os gases que constituem o ar são basicamente N2 
(nitrogênio, massa molecular 28 g/mol) e O2 (oxigênio, 
massa molecular 32 g/mol).
A partir dessa afirmativa relativa ao comportamento das 
moléculas desses gases à temperatura ambiente, assinale 
com V as verdades e com F as falsas.
( ) A massa da molécula de O2 é maior que a massa da 
molécula de N2, logo, à mesma temperatura, a energia 
cinética translacional média das moléculas de O2 é maior que 
a energia cinética translacional média das moléculas de N2.
( ) A massa da molécula de O2é maior que a massa da 
molécula de N2, logo, à mesma temperatura, a velocidade 
média das moléculas de O2 tem que ser menor que a 
velocidade média das moléculas de N2.
Assinale a sequência correta:
A) F F
B) V F
C) F V
D) V V
126 
(Esc. Naval) Analise o gráfico a seguir.
O gráfico acima representa um gás ideal descrevendo um 
ciclo ABC em um diagrama P x V. Esse ciclo consiste em uma 
transformação isotérmica seguida de uma transformação 
isocórica e uma isobárica.
Em um diagrama V x T, qual gráfico pode representar o 
mesmo ciclo ABC? 
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
Termologia
38 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
127 
(Udesc) Um gás ideal é submetido a uma transformação 
isotérmica, conforme descrito no diagrama da figura.
Os valores da pressão PX e do volume VY indicados no 
diagrama são, respectivamente, iguais a: 
A) 4,0 atm e 6,0 L 
B) 0,4 atm e 4,0 L 
C) 0,6 atm e 3,0 L 
D) 2,0 atm e 6,0 L 
E) 0,2 atm e 4,0 L 
128 
(PUC-RS) Para responder à questão, considere as afirmativas 
sobre as transformações gasosas a que uma amostra de 
massa constante de um gás ideal pode ser submetida.
I. Em uma transformação isotérmica, não ocorre troca de 
calor entre o gás e o meio externo.
II. Em uma transformação isobárica, o volume e a temperatura 
absoluta do gás são diretamente proporcionais.
III. Em uma transformação isométrica, o calor trocado com o gás 
é integralmente utilizado para variar sua energia interna.
Está/Estão correta(s) a(s) afirmativa(s) 
A) I, apenas. 
B) II, apenas. 
C) I e III, apenas. 
D) II e III, apenas. 
E) I, II e III. 
129 
(UEFS) 
Um fluido se expande do estado A para o estado B, como 
indicado no diagrama da figura.
Analisando-se essas informações, é correto afirmar que o 
trabalho realizado nessa expansão, em kJ, é igual a 
A) 2,3 
B) 2,2 
C) 2,1 
D) 2,0 
E) 1,9 
130 
(UERN) Num sistema termodinâmico um gás ideal, ao 
receber 300 J do meio externo, realiza um trabalho de 200 J. 
É correto afirmar que 
A) a transformação é adiabática. 
B) a temperatura do sistema aumentou. 
C) o volume do gás permanece constante. 
D) a variação de energia interna é negativa. 
131 
(UERN) O gráfico representa um ciclo termodinâmico:
Os trabalhos realizados nas transformações AB, BC, CD e DA 
são, respectivamente: 
A) Negativo, nulo, positivo e nulo. 
B) Positivo, nulo, negativo e nulo. 
C) Positivo, negativo, nulo e positivo. 
D) Negativo, negativo, nulo e positivo. 
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132 
(Fuvest) Certa quantidade de gás sofre três transformações 
sucessivas, conforme o diagrama P x V apresentado na 
figura abaixo.
A respeito dessas transformações, afirmou-se o seguinte:
I. O trabalho total realizado no ciclo ABCA é nulo.
II. A energia interna do gás no estado C é maior que no 
estado A.
III. Durante a transformação AB o gás recebe calor e realiza 
trabalho.
Está correto o que se afirma em: 
A) I. 
B) II. 
C) III. 
D) I e II. 
E) II e III. 
133 
(UFRGS) Uma amostra de gás ideal evolui de um estado A 
para um estado B, através de um processo, em que a pressão 
P e o volume V variam conforme o gráfico abaixo. 
Considere as seguintes afirmações sobre esse processo.
I. A temperatura do gás diminuiu.
II. O gás realizou trabalho positivo.
III. Este processo é adiabático.
Quais estão corretas? 
A) Apenas I. 
B) Apenas II. 
C) Apenas III. 
D) Apenas I e III. 
E) I, II e III. 
134 
(UFSM) A invenção e a crescente utilização de máquinas 
térmicas, a partir da revolução industrial, produziram, ao 
longo de dois séculos, impactos ecológicos de proporções 
globais. Para compreender o funcionamento das máquinas 
térmicas, é necessário estudar os processos de expansão e 
compressão dos gases no seu interior. Em certas condições, 
todos os gases apresentam, aproximadamente, o mesmo 
comportamento. Nesse caso, são denominados gases ideais. 
Considere o diagrama pressão (P) x volume (V) para um gás 
ideal, sendo as curvas isotermas.
Analise, então, as afirmativas:
I. A energia interna do estado 1 é maior do que a energia 
interna do estado 2.
II. No processo 1 → 3, o gás não realiza trabalho contra a 
vizinhança.
III. No processo 1 → 2, o gás recebe energia e também 
fornece energia para a vizinhança.
Está(ão) correta(s) 
A) apenas I. 
B) apenas II. 
C) apenas III. 
D) apenas II e III. 
E) I, II e III. 
Termologia
40 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
135 
(FCMMG) O diagrama pressão versus volume abaixo se refere 
a transformações cíclicas que sofre um gás ideal.
Nestas condições, é correto afirmar, com certeza, que:
A) ao passar do estado M para o estado N, há uma 
equivalência entre a quantidade de calor trocada com o 
meio ambiente e a variação da energia interna do gás.
B) ao passar do estado N para o estado Q, a temperatura do 
gás se mantém constante.
C) no ciclo MNQM, o trabalho realizado sobre o gás é maior 
do que o calor absorvido por ele.
D) o gás sofre uma transformação isotérmica ao passar do 
estado Q para o estado M.
136 
(FCMMG) Nos depósitos de gás, botijões são colocados ao 
ar livre onde recebem o calor do Sol e se aquecem. Nesse 
processo, o gás do botijão sofre:
A) aumento em sua pressão e um trabalho positivo é 
realizado pelo gás.
B) diminuição em sua pressão e nenhum trabalho é realizado 
pelo gás.
C) diminuição em sua energia interna e o gás realiza um 
trabalho negativo.
D) aumento em sua energia interna e nenhum trabalho é 
realizado pelo gás.
137 
(UPE) O diagrama PV para uma determinada amostra de 
gás está representado na figura a seguir. Se o sistema é 
levado do estado a para o estado b, ao longo do percurso 
acb, fornece-se a ele uma quantidade de calor igual a 
100 cal, e ele realiza um trabalho de 40 cal. 
 
Se, por meio do percurso adb, o calor fornecido é de 72 cal, 
então o trabalho realizado vale em cal:
A) 28 
B) 60 
C) 12 
D) 40 
E) 24 
138 
(UFMG) Um cilindro é fechado por um êmbolo que pode se 
mover livremente. Um gás, contido nesse cilindro, está sendo 
aquecido, como representado nesta figura:
Com base nessas informações, é correto afirmar que, nesse 
processo, 
A) a pressão do gás aumenta e o aumento da sua energia 
interna é menor que o calor fornecido. 
B) a pressão do gás permanece constante e o aumento da 
sua energia interna é igual ao calor fornecido. 
C) a pressão do gás aumenta e o aumento da sua energia 
interna é igual ao calor fornecido. 
D) a pressão do gás permanece constante e o aumento da 
sua energia interna é menor que o calor fornecido. 
www.chamaofisico.com.br 41Chama o Físico
139 
(UFRGS) Observe a figura abaixo.
A figura mostra dois processos, I e II, em um diagrama P x 
V ao longo dos quais um gás ideal pode ser levado do estado 
inicial i para o estado final f. 
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas 
do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
De acordo com a 1ª Lei da Termodinâmica, a variação da 
energia interna é __________ nos dois processos. O trabalho 
realizado no processo I é __________ que o trabalho 
realizado no processo II. 
A) igual − maior 
B) igual − menor 
C) igual − igual 
D) diferente − maior 
E) diferente − menor 
140 
(UFMG) Uma seringa, com a extremidade fechada, contém 
uma certa quantidade de ar em seu interior. Sampaio puxa, 
rapidamente, o êmbolo dessa seringa, como mostrado 
nesta figura:
Considere o ar como um gás ideal. Sabe-se que, para um gás 
ideal, a energia interna é proporcional à sua temperatura.
Com base nessas informações, é correto afirmar que, no 
interior da seringa, 
A) a pressão do ar aumenta e sua temperatura diminui. 
B) a pressão do ar diminui e sua temperatura aumenta. 
C) a pressão e a temperatura do ar aumentam. 
D) a pressão e a temperatura do ar diminuem. 
141 
(ENEM) Uma pessoa abre sua geladeira, verifica o que há 
dentro e depoisfecha a porta dessa geladeira. Em seguida, 
ela tenta abrir a geladeira novamente, mas só consegue 
fazer isso depois de exercer uma força mais intensa do que 
a habitual.
A dificuldade extra para reabrir a geladeira ocorre porque o (a) 
A) volume de ar dentro da geladeira diminuiu. 
B) motor da geladeira está funcionando com potência 
máxima. 
C) força exercida pelo ímã fixado na porta da geladeira 
aumenta. 
D) pressão no interior da geladeira está abaixo da pressão 
externa. 
E) temperatura no interior da geladeira é inferior ao valor 
existente antes de ela ser aberta. 
142 
(ENEM) Um sistema de pistão contendo um gás é mostrado 
na figura. Sobre a extremidade superior do êmbolo, que 
pode movimentar-se livremente sem atrito, encontra-se um 
objeto. Através de uma chapa de aquecimento é possível 
fornecer calor ao gás e, com auxílio de um manômetro, medir 
sua pressão. A partir de diferentes valores de calor fornecido, 
considerando o sistema como hermético, o objeto elevou-se 
em valores Δh como mostrado no gráfico. Foram estudadas, 
separadamente, quantidades equimolares de dois diferentes 
gases, denominados M e V.
A diferença no comportamento dos gases no experimento 
decorre do fato de o gás M, em relação ao V, apresentar 
A) maior pressão de vapor. 
B) menor massa molecular. 
C) maior compressibilidade. 
D) menor energia de ativação. 
E) menor capacidade calorífica. 
Termologia
42 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
MÓDULO 06: GASES IDEAIS - 2ª LEI DA 
TERMODINÂMICA
Vimos, na 1ª lei da termodinâmica, que há uma equivalência 
entre calor e trabalho por meio da expressão ∆U = Q – W. Essa 
equivalência é quantitativa e significa que calor e trabalho são 
formas alternativas de se transferir energia.
O trabalho pode converter-se totalmente em trabalho, porém 
o calor não pode converter-se totalmente em trabalho. A 2ª 
lei da termodinâmica trata exatamente disso. Através dela 
veremos que o calor flui espontaneamente dos corpos de maior 
temperatura para os de menor temperatura e que só é possível 
transformar calor em trabalho utilizando-se duas fontes de calor 
em temperaturas diferentes. Mas para melhor compreensão 
dessa lei, vamos definir máquinas térmicas, que envolve em seu 
funcionamento as leis termodinâmicas.
MÁQUINAS TÉRMICAS
Máquina térmica é um dispositivo ou equipamento que 
transforma a energia de um combustível em energia mecânica, 
isto é, transforma calor em trabalho. Ela funciona em ciclos e 
utiliza duas fontes de temperaturas diferentes, uma fonte quente 
que é de onde recebem calor e uma fonte fria que é para onde o 
calor que foi rejeitado é direcionado.
Assim, as máquinas térmicas apenas permitem obter 
trabalho, a partir de um fluxo de energia sob a forma de calor 
entre duas fontes a temperaturas diferentes. A energia sob a 
forma de calor flui espontaneamente da fonte quente, isto é, 
a fonte com maior temperatura, para a fonte fria, ou seja, a 
fonte com temperatura inferior.
Por exemplo, na máquina a vapor, um cilindro move-se 
devido à expansão do gás no seu interior, causada pela 
energia proveniente do aquecimento de água numa caldeira 
(fonte de energia sob a forma de calor - “fonte de calor”). 
Parte desta energia não é transformada em trabalho, e passa 
por condução térmica para os arredores da máquina (fonte 
com temperatura inferior).
O princípio de funcionamento de uma máquina térmica pode 
ser esquematizado pela figura:
Pela figura é possível perceber que parte do calor recebido 
(Q1) de uma fonte quente é transformada em trabalho (W) pela 
máquina térmica e parte é rejeitada para a fonte fria (Q2). Como 
a máquina térmica opera sempre em ciclos pode-se concluir que 
não há variação da energia interna do sistema (motor). 
Então, a partir da 1ª lei da termodinâmica temos:
�U Q W� �
Como ∆U = 0;
Q W
Q Q W
�
� �1 2
O trabalho realizado pela máquina térmica é igual à diferença 
entre o calor que ela recebe da fonte quente e o calor que ela 
cede à fonte fria.
Então:
Q W
Q Q W
�
� �1 2
O rendimento de uma máquina térmica
Para avaliar a eficiência de uma máquina térmica é importante 
saber que parte da energia produzida pelo combustível foi 
transformada em trabalho útil. Quanto maior ela for, mais 
eficiente será a máquina. 
O rendimento de uma máquina térmica é dado pela razão 
entre o trabalho realizado pela máquina e o calor recebido por 
ela. Assim: 
� � � �
W
Q
Q
Q1
2
1
1
Agora imagine uma máquina térmica que recebe da fonte 
quente 300 J de energia e realiza 300 J de trabalho. Será que 
isso é possível? Em outras palavras, seria possível existir uma 
máquina térmica com rendimento de 100%? A resposta é não.
Se fosse possível transformar todo o calor em trabalho não 
existiria fonte fria em uma máquina térmica, logo não teria calor 
rejeitado e, a máquina seria perfeita! A 2ª Lei da Termodinâmica 
garante que isso é impossível.
A 2ª Lei da Termodinâmica
É impossível uma máquina térmica, que opera em ciclos, 
transformar todo o calor disponível na fonte quente em trabalho, 
isto é, não existe máquina térmica com rendimento de 100%.
Ciclo de Carnot
Proposto em 1824 pelo físico e engenheiro militar francês 
Nicolas Léonard Said Carnot, o ciclo de Carnot consiste em 
uma sequência de transformações gasosas segundo a qual uma 
máquina térmica possui maior rendimento possível operando 
entre duas fontes de térmicas
www.chamaofisico.com.br 43Chama o Físico
Carnot mostrou que a máquina térmica que executasse esse 
ciclo teria rendimento tanto maior quanto mais elevada fosse 
a temperatura da fonte quente. Assim, uma máquina térmica 
que opera segundo o ciclo de Carnot, é considerada ideal por 
ter o maior rendimento possível, embora ainda seja menor do 
que 100%. 
O diagrama pressão x volume do ciclo de Carnot é constituído 
de duas transformações isotérmicas e duas transformações 
adiabáticas. Veja:
- Expansão isotérmica DA, durante a qual o gás está em 
contato com o sistema de temperatura constante TA (fonte 
quente), recebendo dele uma quantidade de calor QA.
- Expansão adiabática AB, durante a qual não ocorrem trocas 
de calor com o ambiente. O sistema realiza trabalho com 
diminuição de energia interna e, portanto, de temperatura.
- Compressão isotérmica BC, durante a qual o gás está em 
contato com o sistema de temperatura constante TB (fonte fria), 
cedendo a ele uma quantidade de calor QB.
- Compressão adiabática CD, durante a qual o gás não troca 
calor com o ambiente. O sistema recebe trabalho, que serve para 
aumentar sua energia interna e, portanto, sua temperatura.
Carnot dizia que o rendimento de uma máquina térmica era 
função exclusiva das temperaturas dos corpos que formavam 
a fonte fria e a fonte quente. Sendo assim, Sadi Carnot 
apresentou um ciclo de rendimento máximo. O ciclo de Carnot, 
independentemente da substância que o compõe, é instituído de 
quatro fases, como apresentado acima.
Rendimento de Carnot
O rendimento de Carnot pode ser calculado pela expressão:
�c
F
Q
T
T
� �1
Onde:
ηc : é o rendimento de Carnot.
TF : é a temperatura da fonte fria.
TQ : é a temperatura da fonte quente.
Cuidado!
As temperaturas TF e TQ devem estar em Kelvin.
Em sua demonstração, Carnot conceituou dois postulados, que 
foram propostos antes mesmo de enunciada a primeira lei da 
termodinâmica. Veja o que os postulados de Carnot enunciam:
- 1° postulado de Carnot
Nenhuma máquina operando entre duas temperaturas fixadas 
pode ter rendimento maior que a máquina ideal de Carnot, 
operando entre essas mesmas temperaturas.
- 2° postulado de Carnot
Ao operar entre duas temperaturas, a máquina ideal de Carnot 
tem o mesmo rendimento, qualquer que seja o fluido operante, e 
é completamente reversível, sem adição de energia.
REFRIGERADOR
Como você sabe, um refrigerador é um aparelho que reduz a 
temperatura dos materiais colocados em seu interior e mantém 
neste ambiente uma temperatura inferior à de suas vizinhanças. 
Para realizar estas tarefas o refrigeradorretira calor (Q2) de uma 
fonte fria a uma temperatura T2, e, após um trabalho (W) ser 
realizado sobre ele, rejeita uma quantidade de calor (Q1) para 
um ambiente (fonte quente) a uma temperatura T1, tal que 
T1 > T2. Assim:
Analisando o esquema acima e considerando a lei da 
conservação da energia é possível perceber que:
Q W
Q Q W
�
� �1 2
O refrigerador funciona em ciclos, usando um gás refrigerante 
num circuito fechado. Assim, o gás circula permanentemente, 
sem perdas, a não ser que haja um vazamento no aparelho.
Termologia
44 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
Antigamente, as geladeiras usavam o gás freon 12 
(clorofluorcarbono), que é um gás apropriado para essa tarefa: 
tem elevado valor de calor latente de condensação e baixa 
temperatura de ebulição, além de não ser inflamável. Mas esse 
gás foi identificado como um dos que agridem a camada de ozônio. 
Desde então, os fabricantes vêm substituindo, gradativamente, 
o freon 12 por outros gases, com propriedades semelhantes 
e inofensivas para a camada de ozônio - como o HFC-134A. 
As partes principais de uma geladeira doméstica são: 
compressor, condensador, tubo capilar, evaporador e congelador. 
O compressor é movido por um motor elétrico (por isso você 
liga a geladeira na tomada). A seguir as funções de cada parte 
importante do refrigerador:
- Fluido refrigerante: o qual deve possuir baixa pressão de 
vaporização e alta pressão de condensação, como é o caso do 
freon - fluido mais utilizado para refrigeração.
- Compressor: funciona como uma bomba de sucção que 
retira o fluido do ramo da tubulação que o antecede (reduzindo a 
pressão) e injeta este fluido no ramo da tubulação que o sucede 
(aumentando a pressão).
- Condensador: trata-se de uma serpentina externa, localizada 
na parte de trás da geladeira, na qual o vapor se liquefaz, e que 
é responsável por liberar calor para o ambiente.
- Tubo capilar: é responsável por diminuir a pressão do vapor 
do fluido.
- Evaporador: é composto por um tubo em forma de serpentina 
acoplado ao congelador. Para passar ao estado gasoso, o fluido 
absorve energia na forma de calor do congelador e, ao abandonar 
o evaporador, chega ao compressor, recomeçando o ciclo.
-Congelador: localiza-se na parte superior do refrigerador 
para facilitar a formação de correntes de convecção internas, 
permitindo a mistura do ar à baixa temperatura do congelador 
e de sua vizinhança com o ar à temperatura mais elevada das 
outras partes.
Quando o gás passa pelo condensador, perde calor para o 
meio externo, liquefazendo-se - ou seja, tornando-se líquido. 
Ao sair do condensador, um estreitamento da tubulação 
(tubo capilar) provoca uma diminuição da pressão. Assim, 
o elemento refrigerante, agora líquido e sob baixa pressão, 
chega à serpentina do evaporador (que tem diâmetro maior 
que o tubo capilar), se vaporiza e, assim, retira calor da região 
interna da geladeira.
É importante notar que o evaporador está instalado na parte 
superior (congelador) da geladeira. A partir desse ponto, o 
ciclo se reinicia e o gás refrigerante é puxado outra vez para o 
compressor.
Em resumo, vemos que um refrigerador funciona retirando 
calor do congelador, recebendo trabalho no compressor e 
rejeitando calor para o ambiente.
Conforme vimos nos módulos anteriores, a transferência de 
calor dos alimentos colocados no interior do refrigerador para o 
congelador se faz graças às correntes de convecção do ar interno 
ao aparelho.
Eficiência de um refrigerador
O refrigerador mais eficiente é aquele que consegue retirar o 
máximo possível de calor Q2, da fonte fria, exigindo o mínimo de 
trabalho W realizado sobre ele.
Define-se eficiência de um refrigerador da seguinte maneira:
e Q
W
= 2
Onde:
e: é a eficiência de um refrigerador.
Q2: é o calor da fonte fria.
W: é o trabalho realizado sobre o refrigerador.
Teoricamente a eficiência pode variar desde zero até valores 
bem elevados. Porém, não pode ser infinito, pois isso implicaria 
um refrigerador com trabalho nulo (W = 0). Nesse caso Q1 seria 
igual a Q2, com o refrigerador transferindo calor da fonte fria para 
a fonte quente sem consumir trabalho. Esse ciclo é impossível! 
Assim, podemos dizer que não existe um refrigerador térmico 
que opere em ciclos cujo o único resultado seja a troca de calor 
de um corpo para outro à temperatura maior. 
www.chamaofisico.com.br 45Chama o Físico
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
143 
(UEMG) Uma máquina térmica que opera, segundo o ciclo 
de Carnot, executa 10 ciclos por segundo. Sabe-se que, em 
cada ciclo, ela retira 800 J da fonte quente e cede 400 J para 
a fonte fria. Se a temperatura da fonte fria é igual a 27 °C, o 
rendimento dessa máquina e a temperatura da fonte quente 
valem, respectivamente, 
A) 20%; 327 K. 
B) 30%,; 327 K. 
C) 40%, 700 K. 
D) 50%, 600 K. 
144 
(Famema) Duas máquinas térmicas ideais, 1 e 2, têm seus 
ciclos termodinâmicos representados no diagrama pressão x 
volume, no qual estão representadas quatro transformações 
isotérmicas (Tmaior e Tmenor) e quatro transformações 
adiabáticas. O ciclo ABCDA refere-se à máquina 1 e o ciclo 
EFGHE à máquina 2.
Sobre essas máquinas, é correto afirmar que, a cada ciclo 
realizado, 
A) o rendimento da máquina 1 é maior do que o da máquina 2. 
B) a variação de energia interna sofrida pelo gás na máquina 
1 é maior do que na máquina 2. 
C) a variação de energia interna sofrida pelo gás na máquina 
1 é menor do que na máquina 2. 
D) nenhuma delas transforma integralmente calor em 
trabalho. 
E) o rendimento da máquina 2 é maior do que o da máquina 1. 
145 
(AFA) Um sistema termodinâmico constituído de n mols de 
um gás perfeito monoatômico desenvolve uma transformação 
cíclica ABCDA representada no diagrama a seguir.
De acordo com o apresentado pode-se afirmar que 
A) o trabalho em cada ciclo é de 800 J e é realizado pelo 
sistema. 
B) o sistema termodinâmico não pode representar o ciclo 
de uma máquina frigorífica uma vez que o mesmo está 
orientado no sentido anti-horário. 
C) a energia interna do sistema é máxima no ponto D e 
mínima no ponto B. 
D) em cada ciclo o sistema libera 800 J de calor para o meio 
ambiente. 
146 
(IFSUL) Durante cada ciclo, uma máquina térmica absorve 
500 J de calor de um reservatório térmico, realiza trabalho 
e rejeita 420 J para um reservatório frio. Para cada ciclo, o 
trabalho realizado e o rendimento da máquina térmica são, 
respectivamente, iguais a 
A) 80 J e 16% 
B) 420 J e 8% 
C) 420 J e 84% 
D) 80 J e 84% 
147 
(CEFET-MG) Um motor de avião com funcionamento a 
querosene apresenta o seguinte diagrama por ciclo.
A energia, que faz a máquina funcionar, provém da queima 
do combustível e possui um valor igual a 6,0 x 104 J/kg. 
A quantidade de querosene consumida em cada ciclo, 
em kg, é 
A) 0,070. 
B) 0,20. 
C) 5,0. 
D) 7,5. 
E) 15. 
Termologia
46 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
148 
(UFRGS) A cada ciclo, uma máquina térmica extrai 45 kJ 
de calor da sua fonte quente e descarrega 36 kJ de calor 
na sua fonte fria. O rendimento máximo que essa máquina 
pode ter é de 
A) 20%. 
B) 25%. 
C) 75%. 
D) 80%. 
E) 100%. 
149 
(UFSM) Um condicionador de ar, funcionando no verão, 
durante certo intervalo de tempo, consome 1.600 cal de 
energia elétrica, retira certa quantidade de energia do 
ambiente que está sendo climatizado e rejeita 2.400 cal para 
o exterior. A eficiência desse condicionador de ar é 
A) 0,33 
B) 0,50 
C) 0,63 
D) 1,50 
E) 2,00 
150 
(ENEM) Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma 
quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia 
armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a 
combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o 
motor funciona, parte da energia convertida ou transformada 
na combustão não pode ser utilizada para a realização de 
trabalho. Isso significa dizer que há vazamento da energia 
em outra forma.
CARVALHO, A. X.Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado).
De acordo com o texto, as transformações de energia 
que ocorrem durante o funcionamento do motor são 
decorrentes de a 
A) liberação de calor dentro do motor ser impossível. 
B) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável. 
C) conversão integral de calor em trabalho ser impossível. 
D) transformação de energia térmica em cinética ser 
impossível. 
E) utilização de energia potencial do combustível ser 
incontrolável. 
151 
(ENEM) O motor de combustão interna, utilizado no transporte 
de pessoas e cargas, é uma máquina térmica cujo ciclo 
consiste em quatro etapas: admissão, compressão, explosão/
expansão e escape. Essas etapas estão representadas no 
diagrama da pressão em função do volume. Nos motores a 
gasolina, a mistura ar/combustível entra em combustão por 
uma centelha elétrica.
Para o motor descrito, em qual ponto do ciclo é produzida a 
centelha elétrica? 
A) A 
B) B 
C) C 
D) D 
E) E 
152 
(ENEM) Até 1824 acreditava-se que as máquinas térmicas, 
cujos exemplos são as máquinas a vapor e os atuais motores 
a combustão, poderiam ter um funcionamento ideal. Sadi 
Carnot demonstrou a impossibilidade de uma máquina 
térmica, funcionando em ciclos entre duas fontes térmicas 
(uma quente e outra fria), obter 100% de rendimento.
Tal limitação ocorre porque essas máquinas 
A) realizam trabalho mecânico. 
B) produzem aumento da entropia. 
C) utilizam transformações adiabáticas. 
D) contrariam a lei da conservação de energia. 
E) funcionam com temperatura igual à da fonte quente. 
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153 
(Enem PPL) Rudolph Diesel patenteou um motor a combustão 
interna de elevada eficiência, cujo ciclo está esquematizado 
no diagrama pressão x volume. O ciclo Diesel é composto por 
quatro etapas, duas das quais são transformações adiabáticas. 
O motor de Diesel é caracterizado pela compressão de ar 
apenas, com a injeção de combustível no final.
No ciclo Diesel, o calor é absorvido em: 
A) A → B e C → D pois em ambos ocorre realização de 
trabalho. 
B) A → B e B → C pois em ambos ocorre elevação da 
temperatura. 
C) C → D, pois representa uma expansão adiabática e o 
sistema realiza trabalho. 
D) A → B, pois representa uma compressão adiabática em 
que ocorre elevação de temperatura. 
E) B → C, pois representa expansão isobárica em que o 
sistema realiza trabalho e a temperatura se eleva. 
Gabarito 
Termometria
01. Letra E
02. Letra B
03. Letra D
04. Letra C
05. Letra C
06. Letra D
07. Letra C
08. Letra E
09. Letra B
10. Letra B
11. Letra E
12. Letra C
13. Letra A
14. Letra B
15. Letra C
16. Letra E
17. Letra C
18. Letra B
19. Letra C
20. Letra C
Dilatometria
21. Letra D
22. Letra B
23. Letra D
24. Letra D
25. Letra C
26. Letra B
27. Letra E
28. Letra D
29. Letra A
30. Letra D
31. Letra B
32. Letra D
33. Letra D
34. Letra E
35. Letra D
36. Letra B
37. Letra C
38. Letra C
39. Letra C
40. Letra B
41. Letra E
42. Letra D
43. Letra C
Transmissão de Calor
44. Letra D
45. Letra D
46. Letra D
47. Letra B
48. Letra C
49. Letra C
50. Letra D
51. Letra B
52. Letra D
53. Letra C
54. Letra D
55. Letra E
56. Letra E
57. Letra D
58. Letra A
59. Letra D
60. Letra D
61. Letra C
62. Letra E
63. Letra C
64. Letra B
65. Letra A
66. Letra D
67. Letra E
68. Letra A
69. Letra C
Termologia
48 Aulas de Física www.chamaofisico.com.br
Calorimetria
70. Letra A
71. Letra B
72. Letra D
73. Letra A
74. Letra C
75. Letra B
76. Letra B
77. Letra A
78. Letra D
79. Letra B
80. Letra E
81. Letra E
82. Letra B
83. Letra A
84. Letra D
85. Letra E
86. Letra C
87. Letra A
88. Letra A
89. Letra D
90. Letra C
91. Letra B
92. Letra C
93. Letra D
94. Letra C
95. Letra A
96. Letra E
97. Letra D
98. Letra D
99. Letra E
100. Letra D
101. Letra A
102. Letra B
103. Letra A
104. Letra B
105. Letra B
106. Letra E
107. Letra D
108. Letra B
109. Letra D
Gases Ideais – 1ª Lei da Termodinâmica
110. Letra C
111. Letra A
112. Letra A
113. Letra A
114. Letra A
115. Letra A
116. Letra D
117. Letra D
118. Letra D
119. Letra E
120. Letra D
121. Letra B
122. Letra D
123. Letra A
124. Letra B
125. Letra C
126. Letra A
127. Letra B
128. Letra D
129. Letra C
130. Letra B
131. Letra B
132. Letra E
133. Letra A
134. Letra D
135. Letra A
136. Letra D
137. Letra C
138. Letra D
139. Letra B
140. Letra D
141. Letra D
142. Letra E
Gases Ideais – 2ª Lei da Termodinâmica
143. Letra D
144. Letra D
145. Letra D
146. Letra A
147. Letra B
148. Letra A
149. Letra B
150. Letra C
151. Letra C
152. Letra B
153. Letra E
Anotações: