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ENERGIA TÉRMICA E TEMPERATURA 1. AS DISCUSSÕES DA COMUNIDADE CIENTÍFICA SOBRE O QUE É ENERGIA No desenvolvimento de suas pesquisas, os cientistas buscam observar o comportamento dos objetos na natureza. Nesse contexto se encontram também as propriedades dos objetos tais como massa, velocidade, aceleração, volume, densidade, temperatura etc. Quando há alguma variação nessas propriedades, procura-se alguma regularidade, ou seja, alguma relação que se repita (por exemplo, o valor do deslocamento de um móvel em movimento uniforme é diretamente proporcional ao valor da velocidade dele, para um determinado intervalo de tempo), ou algo que se conserve (por exemplo, Lavoisier verificou que a massa total dos produtos de uma reação tem o mesmo valor da massa total dos reagentes). Quando aquilo que se conserva envolve uma expressão matemática relacionando várias propriedades, procura-se dar um nome a essa expressão. Na construção do conhecimento científico, muitas vezes, há discordância entre os pesquisadores, tanto quanto ao uso de uma palavra para rotular um conceito, quanto na formulação matemática que define essa nova grandeza física. 1.1 Ideias originais sobre energia: ela é algo que sempre se conserva! Os primeiros rascunhos do conceito de energia parecem ter surgido quando Descartes (1596-1650) formulou a hipótese de que todo movimento de um corpo provém do movimento de outro corpo, como, por exemplo, quando uma bola de bilhar colide com outra, transferindo movimento. Contudo, nesse processo, para ele a quantidade que reduzia em um deles, era acrescentada no mesmo valor ao outro. Mas como explicar o fato de que uma bolinha lançada em um plano horizontal vai perdendo seu movimento? Descartes explicava isso dizendo que parte do movimento era transferido para as partículas do ar e do próprio piso, de forma invisível aos olhos humanos. Gottfried Leibniz (1646-1716) formulou uma expressão matemática que, para ele, representava a “força” viva (do latim vis viva) presente nos objetos em movimento: mv², em que m representa a massa do corpo e v, o valor de sua velocidade. Para ele, a quantidade total de vis viva deveria ser constante em todo o Universo. Hoje chama-se essa “força” viva de energia cinética (mas acrescenta-se o fator ½ à expressão mv²: ½ mv²). Hermann Von Helmholtz (1821-1894) explicitou o princípio da conservação da energia, quando ela ainda era chamada de “força” viva: Chegamos à conclusão de que a Natureza, como um todo, possui uma reserva de força que não pode de qualquer modo aumentar ou diminuir e que, portanto, a quantidade de força na Natureza é precisamente tão eterna e inalterável como a quantidade de matéria. Expressa nesta forma, mencionei a lei geral: O Princípio de Conservação da Força. (In: PROJECTO FÍSICA. Unidade 3: O triunfo da Mecânica. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1980. P. 64). Helmholtz utilizava a palavra “força” para definir o que hoje se conhece como “energia”. Este termo fora introduzido pelo físico e médico britânico Thomas Young em 1807. 2. SISTEMA FÍSICO Um sistema físico corresponde a uma determinada região do Universo que escolhemos para focarmos nossa atenção. Cabe a nós escolher o sistema de forma conveniente a simplificar nossas observações sobre ele. Podem ser considerados sistemas físicos, por exemplo: • um corpo; Figura 1 - um tijolo representa um corpo, que pode representar um sistema. • uma partícula; • um conjunto de corpos ou de partículas; Figura 2 - uma parede, representada por um conjunto de tijolos, pode ser considerada um sistema. • uma região do espaço de volume constante (por exemplo, o interior de uma garrafa térmica) ou de volume variável (por exemplo, o interior de uma bola de futebol, que pode ser deformada). Figura 3 - o interior de uma garrafa térmica, por exemplo, pode ser considerado um sistema físico. (disponível em http://www.cafestore.com.br) Figura 4 - O interior de uma bola de futebol pode ser considerado um sistema físico. Nesse caso, a fronteira do sistema é real, representada pela borracha de que é feita a bola. (disponível em: http://olhares.uol.com.br/cabecada-foto1276885.html) A fronteira do sistema é uma superfície imaginária ou não (isso porque pode ser uma superfície física como a casca do ovo, por exemplo) que divide o sistema do restante do Universo, conhecido como vizinhança, arredor ou meio externo. 2.1 Propriedades de um sistema físico Uma vez que definimos as fronteiras que delimitam o que vamos observar como sistema físico, verificamos que existem algumas propriedades que o caracterizam, tais como número de partículas, massa, volume, densidade, temperatura etc. Dizemos que o conjunto dessas propriedades pode representar o estado do sistema em um determinado instante. Essas propriedades ainda podem ser classificadas como extensivas ou intensivas. Para diferenciarmos, vamos analisar um exemplo. Imagine que nosso sistema é a água contida em um jarro. Agora vamos subdividir esse sistema em dois copos. Note que a massa de um copo somada com a massa do outro copo corresponde à massa total do sistema. Nesse caso, podemos dizer que a massa é uma propriedade que depende da extensão do sistema, e, caso venhamos a subdividi-lo em extensões menores, a massa também se subdivide: massa é uma propriedade extensiva do sistema. Vamos então pensar na densidade da água presente no jarro. Pelo que sabemos, a densidade da água é algo em torno de 1 g/cm³, assim, a densidade da água no jarro corresponde a 1 g/cm³. Quando fizemos a subdivisão nos copos, não houve subdivisão da densidade: a água de cada copo apresenta 1 g/cm³, ou seja, se somarmos as densidades das águas no copo, não obtemos a densidade total. Portanto, classificamos a densidade como uma propriedade intensiva do sistema, não dependendo de sua extensão. Figura 5 - Observe-se que o sistema "água contida no jarro" foi subdividido em duas partes: "água contida no copo à esquerda" e "água contida no copo à direita". Energia é uma propriedade extensiva de um sistema físico, medida em relação a um determinado referencial. Pode-se dizer, por exemplo, que a energia do sistema formado pelos dois copos com água da Figura 5, corresponde à soma da energia de um copo com a energia do outro. 2.2 Transformações no estado dos sistemas físicos As propriedades dos objetos contidos em um sistema podem sofrer alterações, caso esse sistema sofra transformações devido a interações internas (entre os componentes do sistema) ou a interações externas (entre o sistema e sua vizinhança). Contudo, buscou-se encontrar aquilo que não varia nesses processos de transformação, quando o sistema está isolado de sua vizinhança, ou seja, quando não interage com ela. Nesse contexto, construiu-se o conceito de energia, como uma propriedade extensiva de um sistema, representada por uma grandeza escalar, que se conserva caso ele esteja isolado de sua vizinhança. Quando ocorre interação entre o sistema e sua vizinhança, ainda assim continua válido o princípio da conservação de energia, porque se houve aumento da quantidade de energia no sistema, houve também uma redução de igual valor na quantidade de energia da vizinhança. Assim, dizemos que houve transferência de energia entre o sistema e sua vizinhança, respeitando o princípio da conservação. Portanto, para alterar o estado de um sistema, pode ser necessário variar a quantidade de energia desse sistema ou alterar a forma de manifestação dessa energia. Devido ao princípio de conservação da energia, para que tal transformação ocorra, é necessário que ou as partes internas do sistema interajam transformando energia, ou que o sistema interaja com sua vizinhança. De qualquer forma, tais interações são representadas pelas forças (estudadas nas leis de Newton). É por esse motivo que dizemos “precisar de energia” para nossas atividades. Na verdade, precisamos “transformar”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 derotação ou potencial) se o objetivo é aumentar a temperatura do corpo. Tal fato acontece, por exemplo, quando fornecemos energia através do mecanismo calor a um bloco de gelo a 273K (0℃) ao nível do mar (1 atm de pressão) e ele permanece com a mesma temperatura mudando apenas de estado físico: estamos aumentando apenas a energia potencial, mas não a energia cinética de translação das moléculas. Figura 12 - Conforme se vê na imagem, quando o bloco de gelo a 273K (0°C) derrete, transforma-se em água também a 273K (0°C). Nesse caso, as moléculas mantêm a energia cinética de translação e aumentam a energia potencial, mudando o estado de agregação. Portanto, a energia térmica de um corpo corresponde à soma das energias cinéticas de translação de suas moléculas. Ou seja, a energia térmica presente em um copo com água corresponde à soma das energias cinéticas de translação das moléculas de água. 4.4 As relações matemáticas envolvendo energia e temperatura Observa-se uma relação direta entre a energia térmica e a temperatura de um corpo. Se a temperatura for medida na escala Kelvin, é possível demonstrar que a energia cinética de translação de uma molécula do corpo (em média) é proporcional a essa temperatura: 𝐸𝐸𝐸𝐸𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀é𝑐𝑐𝑐𝑐𝑀𝑀𝑐𝑐 = 3 2 𝐾𝐾𝐵𝐵𝑇𝑇 Onde KB = 1,3806503 × 10-23 J/K representa uma constante universal (a constante de Boltzmann), e T representa a temperatura absoluta medida em kelvin. Assim, a energia térmica de um corpo seria: 𝐸𝐸𝑇𝑇 = 𝑁𝑁 𝐸𝐸𝐸𝐸𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀é𝑐𝑐𝑐𝑐𝑀𝑀𝑐𝑐 = 𝑁𝑁 � 3 2 𝐾𝐾𝐵𝐵𝑇𝑇� Onde N representa o número de moléculas que constitui o corpo. Com isso, observamos que a energia térmica (ET) de um corpo depende tanto da temperatura, quanto do número de moléculas presentes nele. 5. INTEGRANDO OS CONCEITOS 6. EQUILÍBRIO TÉRMICO As sensações de quente e frio podem variar de pessoa para pessoa, ou seja, é algo subjetivo. Enquanto alguém tem a sensação de que o ambiente está frio, outrem pode ter sensação oposta. A antiga ideia de temperatura veio das sensações de quente e de frio! Pensando nisso, foram criados os termômetros, instrumentos construídos com o intuito de medirem quantitativamente a temperatura. Esses instrumentos medem a temperatura baseados em um princípio físico básico: a lei zero da termodinâmica, ou o princípio do equilíbrio térmico, que estudaremos a seguir. 6.1 Lei zero da termodinâmica e a Temperatura É de constatação experimental que dois corpos de diferentes temperaturas, quando colocados em contato, tendem a atingir uma mesma temperatura intermediária. Esse é o princípio do equilíbrio térmico. A lei zero da termodinâmica infere que se dois corpos estão em equilíbrio com um terceiro, eles estão em equilíbrio térmico entre si. Um exemplo disso seria você colocar um termômetro em contato com um primeiro corpo e medir a temperatura dele. Depois, colocar o mesmo termômetro em contato com um segundo corpo e verificar que ele tem a mesma temperatura que o primeiro. Assim, será possível concluir que, se ambos estão em equilíbrio térmico com o termômetro à mesma temperatura, então estão em equilíbrio térmico entre si. Logo, postos em contato, não irão variar suas temperaturas, pois já estarão em equilíbrio. Em outras palavras, somos capazes de afirmar sobre o equilíbrio térmico de dois corpos, mesmo sem colocá-los em contato. Basta medirmos suas temperaturas com um termômetro. É interessante notar que foi a partir dessa observação que se pôde definir a grandeza temperatura de forma macroscópica. Temperatura é, portanto, a propriedade que os corpos em equilíbrio térmico têm em comum. 6.2 Termômetro Surge então uma pergunta: como medir algo que não se pode ver? Bem, a resposta é simples: fazendo isso indiretamente. Nesse caso, medimos as propriedades dos corpos que variam visivelmente com a temperatura. Um exemplo bem comum é o volume do mercúrio, que varia de forma tal, que conseguimos visualizar sua variação com a temperatura. Chamamos, assim, o mercúrio de substância termométrica e o volume dele, de grandeza termométrica. Há vários outros tipos de termômetro, como, por exemplo, o eletrônico, cuja grandeza termométrica é a resistividade elétrica de um condutor de eletricidade. Entretanto, vamos focar nossa atenção nos termômetros de haste e bulbo. Note-se aqui que o termômetro só é capaz de medir a temperatura dele mesmo. Portanto, para que ele possa medir, por exemplo, a temperatura corporal de uma pessoa, é necessário colocá-lo em contato térmico com o corpo dela e esperar que atinjam o equilíbrio térmico. 6.3 Escalas de Temperatura Como o conceito inicial de temperatura estava ligado apenas à ideia de equilíbrio térmico, não se imaginava que poderia existir uma temperatura mínima possível no universo. Portanto, as escalas para medir temperatura baseavam-se nos pontos de fusão e de ebulição da água. Celsius adotou em sua escala, os valores de 0°C para o ponto de gelo e de 100°C para o ponto de vapor (considerando experimentos realizados à pressão atmosférica normal, ou seja, ao nível do mar). Assim, o valor do intervalo entre esses dois valores é de 100°C, daí essa escala também ser conhecida como centígrada. Fahrenheit, por outro lado, adotou em sua escala os valores de 32°F para o ponto de gelo e de 212°F para o ponto de valor. Dessa forma, o valor do intervalo entre essas duas medidas é de 180°F. Atenção! • A temperatura de 0°C corresponde à temperatura de 32°F; • A temperatura de 100°C corresponde à temperatura de 212°F. • Contudo, um aumento de temperatura de 100°C corresponde a um aumento de temperatura de 180°F. Essas duas escalas têm como referencial temperaturas específicas das transformações da água, portanto são escalas relativas. Nada impede que observemos temperaturas negativas nessas escalas. 6.4 Kelvin, a unidade de temperatura no Sistema Internacional Muitos anos depois, quando já se havia estudado a estrutura molecular da matéria, Lorde Kelvin propôs uma escala de temperatura cujo valor 0 correspondesse à menor temperatura possível, ou seja, aquela em que não haveria energia cinética de translação nas moléculas (hoje, com os estudos da física quântica se sabe que essa situação é apenas hipotética, mas essa é uma discussão para um outro momento). Kelvin ajustou sua escala para que a temperatura mínima fosse 0K, o ponto de gelo fosse 273K e o ponto de vapor, 373K (mantendo as mesmas 100 graduações entre os pontos de gelo e de vapor, conforme a escala Celsius). Essa escala tomou tamanha importância, que foi “promovida” a unidade de temperatura do sistema internacional e perdeu o “°” (grau). Além disso, é interessante notar que, utilizando-se essa escala, jamais iremos medir valores negativos (ao contrário do que acontece com Celsius e Fahrenheit). Finalmente, note-se que o zero da escala Kelvin não tem uma ou outra substância em específico como referencial. O zero kelvin corresponde ao nível de energia mínimo para todas as substâncias. Assim, dizemos que o zero kelvin é o zero absoluto, estendendo esse adjetivo à escala: a escala kelvin é absoluta. 6.5 Calibrando termômetros Para calibrar um termômetro, é necessária a utilização dos pontos fixos fundamentais, que representam sistemas cujas temperaturas não variem no decorrer do tempo e que possam ser reproduzidos sempre que necessário. Ponto do gelo: temperatura em que o gelo e a água permanecem em equilíbrio térmico à pressão normal. Ponto do vapor: temperatura na qual a água entra em ebulição, sob pressão normal. Os termômetros devem ser colocados em equilíbrio térmico com esses dois sistemas a fim de que sejam marcadas as medidas das grandezas termométricas. No caso do termômetro de mercúrio, o comprimento da coluna do líquido. Depois disso, o intervalo entre as duas marcações é dividido em partes iguais. A cada uma dessas partesé dado o nome “grau” da escala. Antes do desenvolvimento da teoria microscópica da temperatura, as medidas de temperatura eram feitas arbitrariamente, ou seja, os valores escolhidos para os pontos de referência dependiam apenas do “gosto do criador da escala”. As três escalas termométricas mais conhecidas são: Celsius (antigamente chamada de Centígrado) é a escala de temperatura na qual 0 oC é o ponto de congelamento da água e 100 oC é o ponto de ebulição da água. Nesta escala termométrica o intervalo entre o ponto de ebulição e o ponto de congelamento da água é dividido em 100 intervalos, denominados graus. Fahrenheit é uma escala termométrica na qual 32 oF é o ponto de congelamento da água e 212 oF é o ponto de ebulição da água. Nesta escala termométrica o intervalo entre o ponto de ebulição e o ponto de congelamento da água é dividido em 180 intervalos, denominados graus. Kelvin é a escala definida como aquela na qual a temperatura do ponto triplo da água tem o valor de 273,16 K. Essa temperatura corresponde à situação em que a água pode apresentar os três estados – sólido, líquido e gasoso – simultaneamente. Isso acontece a 4,58 mmHg de pressão e a 0,01°C de temperatura. Essa definição foi feita para que o ponto de gelo ficasse a 273K e o ponto de vapor, a 373K, mantendo as 100 graduações entre esses dois pontos. Essa escala surgiu da observação teórica de que existe uma temperatura mínima, correspondente à cessação do movimento de agitação térmica dos átomos e das moléculas de um sistema. A essa temperatura dá-se o nome de zero absoluto (0 K correspondente a -273,15°C e a -459,67°F). O zero absoluto corresponde ao limite inferior da temperatura de um sistema. É a temperatura do menor estado de agitação das partículas, ou seja, um estado de agitação praticamente nulo. Para efeitos didáticos, vamos aproximar o zero absoluto, na escala Celsius, para -273°C e, na escala Fahrenheit, para -459,4°F. As escalas Celsius e Fahrenheit são arbitrárias e possuem valores negativos. Contudo, para nosso curso, não há sentido físico em uma temperatura negativa. Portanto, utilizaremos, no estudo da Termodinâmica, a escala Kelvin. Os intervalos de temperaturas correspondentes nos termômetros são proporcionais: 273373 273K 32212 32F 0100 0C − − = − − = − − Equação geral de conversão: 5 273K 9 32F 5 C − = − = Para variações de temperatura: 5 K 9 F 5 C ∆ = ∆ = ∆ Note-se que, numericamente, a variação de temperatura em Celsius corresponde à mesma variação em Kelvin. Tal observação será importante no estudo da dilatação térmica. ºC 0 100 C F K 212 32 273 373 ºF K 1. as discussões da comunidade científica sobre o que é energia 1.1 Ideias originais sobre energia: ela é algo que sempre se conserva! 2. Sistema Físico 2.1 Propriedades de um sistema físico 2.2 Transformações no estado dos sistemas físicos 2.3 Como se manifesta a energia de um sistema? 3. trabalho como Mecanismo de transferência e transformação de energia 3.1 Relação trabalho-energia 3.2 Energia potencial relacionada à desagregação 4. Energia associada aos componentes microscópicos da matéria 4.1 Energia cinética de translação das moléculas 4.2 Energia potencial das moléculas 4.3 Energia Térmica de um corpo 4.4 As relações matemáticas envolvendo energia e temperatura 5. Integrando os conceitos 6. Equilíbrio Térmico 6.1 Lei zero da termodinâmica e a Temperatura 6.2 Termômetro 6.3 Escalas de Temperatura 6.4 Kelvin, a unidade de temperatura no Sistema Internacional 6.5 Calibrando termômetros
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