Equilíbrio termodinâmico e sensação térmica
Você deixa uma xícara de café quente sobre a mesa e vai fazer outra coisa. Meia hora depois, o café está morno. Para onde foi o "calor" do café? E por que, numa manhã de inverno em Porto Alegre, 12 °C podem parecer muito mais frios do que o termômetro indica? Nesta página você vai responder a essas perguntas.
Temperatura e calor não são a mesma coisa
No dia a dia, falamos "está calor" e "o café está com muito calor". Na Ciência, temperatura e calor têm significados diferentes.
O calor sempre passa, espontaneamente, do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. Por isso o café esfria na mesa: ele cede calor para o ar da sala, que está mais frio.
Explique com suas palavras a diferença entre temperatura e calor. Use como exemplo uma xícara de café quente deixada sobre a mesa de uma sala mais fria.
Explique com suas palavras a diferença entre temperatura e calor. Use como exemplo uma xícara de café quente deixada sobre a mesa de uma sala mais fria.
Miguel tem duas panelas: uma com 1 litro de água a 80 °C e outra com 5 litros de água também a 80 °C. Ele diz que, como a temperatura é a mesma, as duas contêm a mesma…
Miguel tem duas panelas: uma com 1 litro de água a 80 °C e outra com 5 litros de água também a 80 °C. Ele diz que, como a temperatura é a mesma, as duas contêm a mesma quantidade de calor para ceder ao ambiente. Você concorda com Miguel? Explique a diferença entre temperatura e energia térmica envolvida nesse caso e diga qual panela levará mais tempo para esfriar, justificando.
Equilíbrio termodinâmico
Quando dois corpos com temperaturas diferentes ficam em contato, o calor passa do mais quente para o mais frio. O quente esfria, o frio esquenta. Isso continua até as temperaturas ficarem iguais.
Exemplo: um suco gelado sobre a mesa esquenta aos poucos, pois recebe calor do ambiente. Quando chega à temperatura do ambiente, para de esquentar.
Pedro colocou um copo com suco bem gelado sobre a mesa e o deixou lá por bastante tempo. Ao final, o suco e o ambiente estavam com a mesma temperatura. Como se chama…
Pedro colocou um copo com suco bem gelado sobre a mesa e o deixou lá por bastante tempo. Ao final, o suco e o ambiente estavam com a mesma temperatura. Como se chama essa situação em que não há mais troca de calor líquida entre o suco e o ambiente? Para qual lado o calor foi passando enquanto o suco esquentava?
Sensação térmica
Você já sentiu mais frio do que o termômetro mostrava? Isso é a sensação térmica.
O nosso corpo não "mede" a temperatura. Ele percebe a rapidez com que perde ou ganha calor. Por isso a sensação muda com vários fatores:
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Vento: leva embora o ar aquecido junto à pele, e o corpo perde calor mais rápido. Em Porto Alegre, 12 °C com vento forte parecem bem mais frios.
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Umidade: num dia quente e úmido, o suor evapora com dificuldade. A evaporação retira calor do corpo, então, se ela é lenta, a pessoa sente mais calor. Com o ar seco e uma brisa, o suor evapora rápido e a pessoa sente menos calor, mesmo com o termômetro marcando o mesmo valor.
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Material tocado: metal e cerâmica retiram calor da pele mais depressa do que lã ou madeira, mesmo estando todos à mesma temperatura.
Em um dia de inverno em Porto Alegre, a temperatura do ar medida por um termômetro era de 12 °C, mas Beatriz disse que a sensação era de muito mais frio por causa do…
Em um dia de inverno em Porto Alegre, a temperatura do ar medida por um termômetro era de 12 °C, mas Beatriz disse que a sensação era de muito mais frio por causa do vento forte. A sensação térmica é uma medida da temperatura ou uma percepção do corpo humano? Responda e justifique em uma ou duas frases.
Larissa entrou em uma sala com piso de cerâmica e tapete de lã, ambos na mesma temperatura, e andou descalça. Ela sentiu a cerâmica mais fria que o tapete. Explique por…
Larissa entrou em uma sala com piso de cerâmica e tapete de lã, ambos na mesma temperatura, e andou descalça. Ela sentiu a cerâmica mais fria que o tapete. Explique por que isso ocorre, diferenciando temperatura de sensação térmica, e diga o que aconteceria com a sensação dela se ela medisse a temperatura de cada um com um termômetro.
Em um dia de verão no Rio de Janeiro, a temperatura do ar é de 32 °C. Na praia, uma pessoa sente mais calor quando o ar está muito úmido e sem vento do que quando o ar…
Em um dia de verão no Rio de Janeiro, a temperatura do ar é de 32 °C. Na praia, uma pessoa sente mais calor quando o ar está muito úmido e sem vento do que quando o ar está seco e com brisa, mesmo com os termômetros marcando o mesmo valor. Explique esse fato relacionando a sensação térmica à troca de calor entre o corpo e o ambiente, incluindo o papel da evaporação do suor.
O equilíbrio na vida e nas máquinas
Equilíbrio e vida na Terra
A Terra recebe energia do Sol e devolve parte dela ao espaço. Quando o que entra e o que sai se compensam, a temperatura média do planeta se mantém em valores adequados à vida. Se esse equilíbrio muda, a temperatura global muda.
A atmosfera e os oceanos ajudam a distribuir o calor. A água tem grande capacidade de guardar energia térmica: esquenta e esfria devagar. Por isso, no litoral (Recife, Florianópolis), a diferença de temperatura entre o dia e a noite é menor. No interior do continente, onde há menos água por perto, o solo esquenta rápido de dia e esfria rápido à noite.
Equilíbrio e máquinas térmicas
Um motor a etanol queima combustível e usa o calor liberado para produzir movimento. Mas o calor só passa espontaneamente do mais quente para o mais frio, e nem todo ele vira movimento: uma parte é cedida ao ambiente. Por isso o motor tem radiador e sistema de arrefecimento. Sem ceder calor, as peças esquentariam demais e o motor poderia parar de funcionar ou se danificar.
Essa tendência ao equilíbrio limita o aproveitamento da energia: o motor só funciona enquanto existe diferença de temperatura entre a parte quente e o ambiente, e sempre perde calor para ele. Como consequência ambiental, a queima de combustíveis libera gases como o CO₂ (efeito estufa) e outros poluentes.
A vida na Terra depende de um equilíbrio entre a energia que o planeta recebe do Sol e a que ele devolve ao espaço, além do efeito da atmosfera e dos oceanos na…
A vida na Terra depende de um equilíbrio entre a energia que o planeta recebe do Sol e a que ele devolve ao espaço, além do efeito da atmosfera e dos oceanos na distribuição do calor. Argumente sobre a importância desse equilíbrio para a manutenção de temperaturas adequadas à vida. Em seguida, compare uma região litorânea e uma região do interior do continente, explicando por que a variação de temperatura entre o dia e a noite costuma ser menor no litoral, e relacione isso ao papel dos oceanos no equilíbrio térmico do planeta.
Uma máquina térmica, como o motor de um carro a etanol, usa o calor liberado na queima do combustível para realizar trabalho. Nem todo o calor é convertido em movimento:…
Uma máquina térmica, como o motor de um carro a etanol, usa o calor liberado na queima do combustível para realizar trabalho. Nem todo o calor é convertido em movimento: uma parte é cedida ao ambiente, e por isso o motor precisa de um sistema de arrefecimento (radiador). Analise esse funcionamento explicando o que ocorreria se o motor não pudesse ceder calor ao ambiente, e discuta como a ideia de que o calor passa espontaneamente do corpo mais quente para o mais frio, até o equilíbrio térmico, limita o aproveitamento da energia. Indique também uma consequência ambiental do uso dessas máquinas e uma medida para reduzi-la.
De volta ao início: o café esfria porque cede calor ao ar mais frio da sala até o equilíbrio termodinâmico; e os 12 °C parecem mais frios com vento porque a sensação térmica depende da rapidez com que o corpo perde calor, não só da temperatura.