Termologia: aprenda sobre o ramo da Física que estuda fenômenos térmicos

Termologia: aprenda sobre o ramo da Física que estuda fenômenos térmicos
Termologia é um ramo da Física que estuda os fenômenos térmicos (Imagem: Shutterstock)

Confira alguns conceitos relacionados ao calor e temperatura importantes para a realização do Enem e vestibulares

A termologia é uma área da Física responsável por pesquisar, analisar e compreender os fenômenos relacionados ao calor e temperatura, como mudanças de estado físico, transformações sofridas por gases, equilíbrio térmico e transferência de calor.

Temperatura

É a grandeza que caracteriza o estado térmico de um corpo ou sistema.

Troca de calor

É a transferência de energia térmica entre corpos com temperaturas diferentes. Definimos como quente um corpo que tem suas moléculas agitadas, com alta energia cinética. O corpo frio é aquele que tem baixa agitação de moléculas.

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Equilíbrio térmico

Ele acontece quando, por exemplo, retiramos um alimento da geladeira ou do forno. Após algum tempo, ambos estarão à temperatura ambiente, pois cederam ou receberam um calor do meio até atingirem um equilíbrio.

Condução

O calor é transmitido por meio de um condutor (algo em contato com um corpo que doa calor). Exemplo: uma colher encostada na panela que está sobre o fogo.

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Convecção

Consiste no movimento dos fluidos e massas de densidades diferentes. Exemplo: vento, o ar frio é aquecido pelo Sol, ficando mais leve. Subindo, desloca as massas de ar que estão acima (mais frias), tomando o lugar vago pelo ar aquecido.

Irradiação

É a propagação de energia térmicas em um meio material para acontecer (ondas eletromagnéticas). Exemplo: forno de micro-ondas.

Termômetro de madeira na areia da praia
Termômetro com escala Celsius e Fahrenheit (Imagem: Shutterstock)

Escala Celsius

Ela é usada no Brasil para medir a temperatura, em que usa como base os pontos de congelamento da água sob pressão normal (0 ºC) e a temperatura de ebulição da água sob pressão normal (100 ºC).

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Escala Fahrenheit

Ela é usada nos países de língua inglesa para medir a temperatura, em que usa como base a temperatura de uma mistura de gelo e cloreto de amônia (0 ºF) e a temperatura do corpo humano (100 ºF).

1ª Lei da Termodinâmica

Princípio da conservação de energia aplicada à termodinâmica. Um sistema não pode criar ou consumir energia, mas apenas armazená-la ou transferi-la ao meio em que se encontra, como trabalho (T), ou ambas as situações simultaneamente. Q = T + ΔU.

  • Q= quantidade de calor, medido em Joule (J).
  • T= trabalho, medido em Joule (J).
  • ΔU= variação de energia interna, medido em Joule (J).

2ª Lei da Termodinâmica

Com maior aplicação na construção de máquinas e utilização na indústria, trata diretamente do rendimento das máquinas térmicas: o sentido natural do fluxo de calor é da temperatura mais alta para a mais baixa (Enunciado de Clausius). É impossível que um dispositivo térmico tenha um rendimento de 100% (Enunciado de Kelvin-Planck). Por menor que seja, sempre há uma quantidade de calor que não se transforma em trabalho efetivo.

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Ciclo de Carnot

Nicolas Carnot (1796 – 1832) desenvolveu uma máquina térmica teórica que se comportava como uma máquina de rendimento total, estabelecendo um ciclo de rendimento máximo. Nessa máquina, a quantidade de calor fornecida pela fonte de aquecimento e a quantidade cedida à fonte de resfriamento são proporcionais às suas temperaturas absolutas: η = 1 – T2/T1.

  • η= rendimento máximo
  • T1= temperatura absoluta da fonte de aquecimento
  • T2= temperatura absoluta da fonte de resfriamento

Para que haja 100% de rendimento, todo o calor vindo da fonte de aquecimento deveria ser transformado em trabalho, pois a temperatura absoluta da fonte de resfriamento deveria ser 0K. Então, conclui-se que o zero absoluto não é possível para um sistema físico.

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Redação EdiCase

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