2 Temperatura e calor

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Temperatura e calor 
FÍSICA 
Os termos Temperatura e Calor muitas vezes são usados como 
sinônimos. Embora os dois conceitos estejam associados, eles 
possuem definições diferentes. 
Temperatura e calor são conceitos fundamentais da Termologia, que é a área 
da Física que estuda os fenômenos associados ao calor, como a temperatura, 
dilatação, propagação de calor, comportamento dos gases, entre outros. Muitas 
vezes, esses dois conceitos são utilizados como sinônimos, porém, apesar de 
estarem associados, são aspectos distintos. 
 
• Temperatura 
 
A temperatura é uma grandeza física utilizada para medir o grau de agitação 
ou a energia cinética das moléculas de uma determinada quantidade de 
matéria. Quanto mais agitadas essas moléculas estiverem, maior será sua 
temperatura. 
O aparelho utilizado para fazer medidas de temperatura é o termômetro, que 
pode ser encontrado em três escalas: Celsius, Kelvin e Fahrenheit. 
A menor temperatura a que os corpos podem chegar é chamada de Zero 
absoluto, que corresponde a um ponto em que a agitação molecular é zero, ou 
seja, as moléculas ficam completamente em repouso. Essa temperatura foi 
definida no século XIX pelo cientista inglês Willian Thompson, mais conhecido 
como Lord Kelvin. O zero absoluto tem os seguintes valores: 0K – escala Kelvin 
e -273,15 ºC – na escala Celsius. 
 
• Calor 
 
O calor, que também pode ser chamado de energia térmica, corresponde à 
energia em trânsito que se transfere de um corpo para outro em razão da 
diferença de temperatura. Essa transferência ocorre sempre do corpo de maior 
temperatura para o de menor temperatura até que atinjam o equilíbrio 
térmico. 
É muito comum ouvirmos algumas expressões cotidianas associando calor a altas 
temperaturas. Em um dia quente, por exemplo, usa-se a expressão “Hoje está 
calor!”. Porém, corpos com baixas temperaturas também possuem calor, só que 
em menor quantidade. Isso quer dizer apenas que a agitação das moléculas é 
menor em corpos “frios”. 
A unidade de medida mais utilizada para o calor é a caloria (cal), mas a sua 
unidade no Sistema Internacional é o Joule (J). A caloria é definida como a 
quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de 1g de água em 
1ºC. 
A relação entre a caloria e o Joule é dada por: 1 cal = 4,186 J 
 
Tipos de Propagação de Calor 
 
Ilustração das três formas de transmissão de calor 
Condução Térmica: A energia calorífica é transmitida por meio de corpos 
sólidos que aquecem, seja pelo calor do fogo, ou pelo contato com outro mais 
quente. Assim, quando aquecemos um corpo sólido, a energia cinética 
aumenta e consequentemente, a agitação das moléculas. 
Convecção Térmica: esse tipo de transmissão de calor ocorre em substâncias 
que estejam no estado líquido ou gasoso. Criam-se correntes circulares 
chamadas de "correntes de convecção", as quais são determinadas pela 
diferença de densidade entre o fluido mais quente e o mais frio. 
Irradiação Térmica: por meio das ondas eletromagnéticas ou ondas de calor 
de um corpo ocorre a transferência de energia térmica. Nesse caso, as 
partículas elétricas de um objeto aumentam, da mesma forma que sua 
energia cinética. 
 
• Exemplos de Propagação de Calor 
Condução Térmica 
• Aquecimento de uma barra de metal 
• Aquecimento de uma colher de metal pousada numa panela 
• Aquecimento do cabo de metal de uma panela 
• Aquecimento de uma xícara de chá ou café 
• Aquecimento da roupa pelo ferro elétrico 
Convecção Térmica 
• Aquecimento de líquidos numa panela 
• Geladeira e congelador 
• Ar-condicionado 
• Aquecedores 
• Correntes de ar atmosférico 
Irradiação Térmica 
• Energia solar 
• Placas solares 
• Assar alimentos no formo 
• Fogo das lareiras 
• Estufas das plantas 
 
 
História dos combustíveis e das máquinas 
térmicas 
Você conhece alguma máquina a vapor? 
Eu conheci o trem denominado Maria Fumaça, mas não exatamente na época 
em que ele era usado como meio de transporte. Conheci como uma relíquia, 
um passeio turístico. 
 
Maria-fumaça 
São exemplos de máquinas térmicas, além da Maria Fumaça, os motores de 
combustão interna usados atualmente nos automóveis. 
Esses você conhece, não? 
O funcionamento das máquinas térmicas baseia-se na transformação de energia 
térmica em energia mecânica. 
As primeiras máquinas térmicas usavam o vapor d'água produzido em caldeiras 
como combustível para gerar movimento e realizar trabalho como, por 
exemplo, girar uma roda d’água ou as rodas de um trem. 
Já as máquinas térmicas de combustão interna têm como base os gases gerados 
durante a queima do combustível. De modo geral, a queima do combustível 
gera energia que é transferida para o gás. Esse gás então se expande realizando 
trabalho, enquanto sua temperatura diminui. 
Nesse processo tanto a energia interna quanto o trabalho realizado dependem 
da quantidade de calor que é transferida para o gás. 
Foi a busca do aumento da eficiência dessa transferência que alavancou o 
desenvolvimento dessas máquinas. 
As máquinas térmicas que usavam carvão foram muito importantes na história, 
pois foram as precursoras de tantas outras. 
Vamos agora ver a evolução delas. 
Máquinas a vapor 
A primeira máquina térmica que se tem registro é a máquina de Heron, que 
consiste em uma esfera oca de cobre com dois canudinhos de cobre torcidos. 
A esfera de Heron continha água em seu interior que, quando aquecida, saía 
pelos canudinhos em forma de vapor fazendo a esfera girar. 
 
Máquina de Heron 
A máquina de Heron foi encontrada nos registros do século I a.C. e parecia 
funcionar apenas como equipamento de entretenimento. 
O segundo registro encontrado é datado de 1629 – uma vasilha preenchida com 
água que possuía um cano aberto para saída do vapor gerado (algo parecido 
com uma chaleira). 
Ao ser aquecida, o vapor gerado saía pelo cano e movia uma roda com pás. 
Em 1690 o vapor foi utilizado pela primeira vez para movimentar um êmbolo 
dentro de um cilindro – a base de funcionamento das máquinas térmicas atuais. 
Por volta de 1712 uma nova máquina térmica foi desenvolvida. Ela possuía uma 
viga (como uma gangorra, o brinquedo dos parques infantis) e era utilizada para 
retirar água das profundezas ou para subir cargas pesadas. 
Ainda hoje esse tipo de estrutura é usada para retirar petróleo das profundezas. 
Elas são conhecidas como cavalos. 
 
Bomba cabeça de cavalo 
Os problemas dessas primeiras máquinas era a baixa eficiência; elas consumiam 
muito carvão para aquecer a água de modo a realizarem o trabalho desejado. 
Em 1765, James Watt introduziu nas máquinas um condensador que minimizava 
as perdas de calor, aumentando o rendimento do carvão em três vezes – um 
enorme passo no aumento da eficiência. 
Assim as máquinas passaram a ser usadas também para a movimentação de 
tornos e moinhos, substituindo a tração animal. 
James Watt costumava expressar a potência de suas máquinas em unidades HP 
ou horse power (literalmente força do cavalo) para facilitar a comparação com 
o tipo de tração usado até aquele momento e aumentar a compreensão de suas 
capacidades de realizarem trabalho. 
Hoje a potência é expressa em watts em sua homenagem, apesar de o HP ser 
ainda usado em alguns casos como, por exemplo, nos automóveis. 
Mas vamos voltar à história das máquinas térmicas. 
Os primeiros automóveis também usavam motores movidos a vapor d'água, no 
fim do século XIX e início do século XX. 
 
Carro a vapor 
Hoje os motores são movidos por combustão interna, usando outras formas de 
combustíveis em substituição ao carvão como, por exemplo, diesel, álcool e/ou 
gasolina. 
Os motores a vapor ainda são usados em alguns casos específicos, como nas 
usinas termoelétricas, que produzem energia elétrica a partir do calor gerado 
pela queima de combustíveis fósseis como, por exemplo, carvão mineral, óleo 
e gás natural. 
 
Fonte (Retirada de): 
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Temperatura e calor"; Brasil Escola.Disponível em: 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/temperatura-calor.htm. Acesso em 12 de fevereiro de 
2021. 
GOUVEIA, Rosemar. “Propagação de Calor”; Toda matéria. Disponível em: 
https://www.todamateria.com.br/propagacao-de-calor/ Acesso em 12 de fevereiro de 2021. 
SOUTO, Ana Lúcia. “Máquinas e combustíveis”; Khan academy. Disponível em: 
https://pt.khanacademy.org/science/7-ano/desenvolvimento-tecnologico/as-maquinas-
termicas/a/maquinas-e-combustiveis 
Exercício 
1. Assinale a alternativa que define de forma correta o que é temperatura: 
(a) É a energia que se transmite de um corpo a outro em virtude de uma diferença de 
temperatura. 
(b) Uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que compõe um corpo, quanto 
mais agitadas as partículas de um corpo, menor será sua temperatura. 
(c) Energia térmica em trânsito. 
(d) É uma forma de calor. 
(e) Uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que compõe um corpo, quanto 
mais agitadas as partículas de um corpo, maior será sua temperatura. 
2. Assinale a alternativa que define corretamente calor. 
(a) Trata-se de um sinônimo de temperatura em um sistema. 
(b) É uma forma de energia contida nos sistemas. 
(c) É uma energia de trânsito, de um sistema a outro, devido à diferença de temperatura entre 
eles. 
(d) É uma forma de energia superabundante nos corpos quentes. 
(e) É uma forma de energia em trânsito, do corpo mais frio para o mais quente. 
3. A respeito dos processos de transmissão de calor, considere: 
I. na convecção, o calor é transferido de um lugar para outro tendo como agentes os próprios 
fluidos; 
II. na condução, ocorre a transferência de energia cinética entre as partículas; 
III. na irradiação, o calor é transmitido sob a forma de ondas eletromagnéticas. 
É correto o contido em 
a) I, apenas. 
b) II, apenas. 
c) I e II, apenas. 
d) II e III, apenas. 
e) I, II e III. 
4. Qual a ordem crescente de preocupação ambiental os seguintes combustíveis: petróleo 
e energia hidráulica.