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Energia Térmica e temperatura

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ou “transferir” energia para isso. Em geral, essas atividades 
envolvem transformações de estado ocorrendo em vários sistemas, implicando transferências e 
transformações de energia, mas mantendo sempre o valor total constante o Universo. Contudo, 
não podemos dizer que a energia é a causadora das transformações! Ela é apenas uma 
propriedade que se transforma ou se transfere nessas transformações. 
2.3 Como se manifesta a energia de um sistema? 
O estudo matemático da conservação da energia proporcionou que se relacionasse a 
energia de um sistema, principalmente, a duas propriedades: 
1. à rapidez do movimento de seus componentes e 
2. à disposição espacial de seus componentes (em outras palavras, a forma do 
sistema), levando em consideração suas interações (forças) internas. 
Considerando-se o módulo da velocidade, escolheu-se chamar a energia relacionada 
ao movimento de energia cinética, ficando conveniente defini-la como 𝑚𝑚𝑣𝑣
2
2
, onde m representa o 
valor da massa em movimento e v o módulo da velocidade dessa massa. Nas aulas sobre o cálculo 
do trabalho, será mostrado por que foi conveniente adotar essa formulação matemática da energia 
cinética. 
Considerando-se a disposição espacial de seus componentes, ou seja, o formato do 
sistema, escolheu-se chamar a energia associada a essa configuração de energia potencial. Tal 
fato ocorreu porque, o valor da velocidade das massas em movimento nós conseguimos observar, 
mas não nos é tão evidente a energia associada às posições dos objetos do sistema. 
 
 
Contudo, podemos dar um exemplo simples para isso. Imagine um sistema formado 
por uma pedra no alto de um edifício e pelo planeta Terra. Considere também que nada nem 
ninguém poderá interagir com esses dois. Quando soltamos essa pedra, ela adquire velocidade 
e, portanto, energia cinética. Considerando o princípio da conservação da energia, fica a pergunta: 
de onde veio essa energia? Com certeza, essa energia está associada à interação gravitacional 
entre a pedra e o planeta Terra. Para manter válido o princípio da conservação, consideramos que 
havia uma quantidade de energia associada à posição da pedra em relação à Terra, devido à 
interação gravitacional, ficando conveniente chamar de energia potencial gravitacional do 
sistema pedra-Terra. 
 
Figura 6 - Durante sua queda, a pedra adquire energia cinética. Dizemos que esse acréscimo da 
energia cinética ocorreu graças ao decréscimo de energia potencial gravitacional do sistema 
pedra-Terra. 
Energia cinética é uma propriedade representada por uma grandeza escalar associada 
ao movimento dos componentes do sistema em relação a um referencial. 
 
Energia potencial é uma propriedade representada por uma grandeza escalar 
associada à disposição espacial dos componentes do sistema, considerando as interações entre 
eles. 
 
Figura 7 - Devido à interação gravitacional, o sistema Terra-Lua possui energia 
potencial gravitacional. 
 
 
Figura 8 - Devido à interação gravitacional, o sistema próton-elétron possui 
energia potencial elétrica. 
 
Figura 9 - Devido à interação elástica, o sistema de blocos possui energia 
potencial elástica. 
O princípio da conservação da energia deve ser respeitado tanto na transferência de 
energia de um sistema para outro (também conhecido como transporte de energia), quanto da 
transformação de uma forma para outra: 
A propriedade energia pode ser transportada de um lugar para outro (de um 
sistema para outro), ou transformada de uma forma em outra, mas o valor total dela no 
Universo é sempre constante. 
3. TRABALHO COMO MECANISMO DE TRANSFERÊNCIA E TRANSFORMAÇÃO DE 
ENERGIA 
Trabalho é realizado quando a força de interação entre dois sistemas (ou entre duas 
partes de um sistema) tem alguma componente na direção do movimento. O valor do trabalho 
corresponde ao valor da energia transferida ou transformada. 
3.1 Relação trabalho-energia 
Analisando cuidadosamente o contexto da realização de trabalho físico (isso ocorrerá 
durante as aulas acerca do estudo específico de trabalho e energia), verifica-se que algo se 
transfere do sistema que realizou trabalho para o sistema que o recebeu. Esse “algo” é o que se 
define como Energia. 
Se realizarmos trabalho sobre um bloco na direção horizontal, como na figura abaixo, 
faremos com que ele ganhe energia de movimento: energia cinética. 
 
Figura 10 - Note que a força F, ao realizar trabalho, faz com que o bloco ganhe 
velocidade: altera a Energia Cinética do bloco. 
Se realizarmos trabalho sobre um bloco na direção vertical, como na figura abaixo, 
faremos com que o sistema bloco-Terra ganhe energia de posição: energia potencial. 
 
 
Figura 11 - Note que a força F, ao realizar trabalho, apenas altera a posição do 
bloco em relação à Terra. Assim, o sistema bloco-terra ganha Energia Potencial. 
Acrescente-se finalmente que, para realizar esses trabalhos, nós gastaremos nossa 
energia, que será transferida para o bloco ou para o sistema bloco-Terra. 
Logo, realização de trabalho implica transferência ou transformação de energia. 
3.2 Energia potencial relacionada à desagregação 
Quando você exerce força (empurra) e desloca um sistema (que pode ser um conjunto 
de objetos), está transferindo energia para ele, através da realização de trabalho: 
 
Nessa figura, encontra-se um par de esferas que se atraem (ou por forças elétricas ou 
por forças gravitacionais, por exemplo). Quando você as empurra, deslocando-as, realiza trabalho. 
Esse trabalho corresponde à transferência de energia de você para as esferas. 
Logo, o par de esferas que se atraem tem mais energia potencial quando elas são 
desagregadas (afastadas). 
 
4. ENERGIA ASSOCIADA AOS COMPONENTES MICROSCÓPICOS DA MATÉRIA 
Em um corpo (que pode ser o sistema que estamos observando), mesmo que não se 
possa observar a olho nu, existe energia devido ao movimento e às interações dos átomos, dos 
elétrons, das moléculas etc. Tomando como referência o centro de massa do corpo, ao somarmos 
todas essas energias, teremos a energia interna do corpo. 
Para o estudo da Termologia, vamos separar duas formas de energia do contexto 
microscópico que têm relação com propriedades macroscópicas: 
4.1 Energia cinética de translação das moléculas 
A energia cinética de translação (agitação) das moléculas é diretamente proporcional 
ao valor da temperatura absoluta (medida em kelvin) do corpo. Por conta disso, costuma-se 
classificar essa modalidade como energia térmica, ou seja, energia relacionada à temperatura. 
 
Note-se que as moléculas podem apresentar energia cinética de rotação, contudo, esta 
não tem relação com a temperatura. 
Dois corpos com a mesma temperatura têm a mesma energia cinética de translação 
por molécula, em média. Contudo, não têm, necessariamente, a mesma energia térmica total, 
porque esta depende do número de moléculas. 
4.2 Energia potencial das moléculas 
A energia potencial relacionada à atração entre as moléculas que constituem um corpo 
está relacionada à desagregação. Conforme foi visto anteriormente, quanto mais desagregados 
os objetos que se atraem, maior a energia potencial. 
Assim, um corpo, quando no estado gasoso, possui maior energia potencial que no 
estado líquido. Da mesma forma, um corpo, quando no estado líquido possui maior energia 
potencial que no estado sólido. 
Sólido Líquido Gasoso
aumento da energia potencial
maior desagregação
 
É por isso que precisamos fornecer energia para o sólido, caso queiramos fazê-lo 
líquido, por exemplo. 
4.3 Energia Térmica de um corpo 
Chamamos energia térmica aquela que tem relação com a temperatura do corpo. 
Vimos que a única energia diretamente relacionada à temperatura é a energia cinética de 
translação das moléculas. 
É de constatação teórica e experimental que a temperatura de um corpo só aumenta 
quando conseguimos aumentar a energia cinética de translação das moléculas desse corpo. 
Isso significa que, não adianta aumentar as outras formas de energia (cinética de