Física: Termodinâmica e Ondas
Aula 04
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Conversa Inicial
Olá, seja bem-vindo à quarta aula da disciplina “Física: Termodinâmica e Ondas”!
Nesta aula iremos estudar, em relação aos objetos macroscópicos, o conceito de temperatura (uma variável de estado dos objetos) e calor (uma forma de energia que pode ser transferida de um corpo para outro, ocasionando mudança na temperatura dos corpos), analisando também a relação existente entre os dois.
Essa transferência de energia pode realizar trabalho mecânico ou ser transformada em outros tipos de energia. A relação existente entre o calor transferido e o trabalho mecânico realizado são descritos pelos princípios básicos da Termodinâmica.
O calor tem papel fundamental para o ser humano:
- Nosso corpo necessita ser mantido numa temperatura próxima a 36 oC. Além disso, em dias quentes, para nosso maior conforto, necessitamos de ambientes refrigerados por meio de ar-condicionado e, em dias frios, de ambientes aquecidos por meio de aquecedores ambientais.
- Nossa alimentação depende também do calor, visto que alguns alimentos devem ser refrigerados para se manterem frescos e outros devem ser cozidos para que possam ser ingeridos.
- O calor é também importante para o funcionamento de diversas máquinas utilizadas pelo homem, como refrigerador, freezer, ar-condicionado, aquecedores, caldeiras, aquecedor solar, garrafa térmica, motores a combustão entre outros.
Portanto, no estudo da Física Térmica, é importante que se conheça os processos de transformação de calor, bem como a relação existente entre o calor e o trabalho realizado, estudado através da Termodinâmica que está fundamentada na Lei Zero, Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica.
Antes de começar, confira a seguir a videoaula com os comentários iniciais do professor Cristiano!
No nosso cotidiano, os termos “temperatura” e “calor” costumam ser usados como sinônimos, isso se deve a sensação térmica de quente e frio, como você pode ver a seguir:
Ou seja, quando sentimos frio, relacionamos que a temperatura do ambiente é menor que a temperatura do corpo. Por outro lado, quando sentimos calor, dizemos que a temperatura do ambiente está mais alta que a do corpo. Mas essa sensação pode ser enganosa, vejamos o exemplo de uma experiência prática:
Você está realizando um experimento e deve mergulhar suas mãos dentro de um balde que contém água em temperatura ambiente. O objetivo é definir qual a temperatura da água que está dentro do balde de forma qualitativa, ou seja, indicar se ela está quente ou fria.
Porém, antes de colocar a mão dentro desse balde, você deve primeiro deixar sua mão direita mergulhada em outro balde contendo gelo e água e, ao mesmo tempo, a mão esquerda deve permanecer mergulhada em um terceiro balde com água quente.
Quando for dado o sinal você deverá retirar as duas mãos ao mesmo tempo — a direita da água fria e a esquerda da água quente — e mergulhá-las no balde localizado a sua frente com água em temperatura ambiente.
Provavelmente você irá dizer que para a mão direita a água parece estar quente e para mão esquerda a água deve estar fria. Mas como isso é possível? Sabemos que a temperatura da água deve ser uma só, independentemente da mão que foi mergulhada nela, porém não foi o que aconteceu.
Esse experimento simples é qualitativo e mostra que a sensação do tato não é um bom termômetro, ou seja, não funciona como uma boa referência para definirmos a temperatura de um corpo, isso porque essa informação depende de vários fatores.
É isso que vamos ver a partir daqui. Vamos lá!
No vídeo a seguir, o professor Cristiano traz mais informações sobre a contextualização dos temas que serão trabalhados hoje.
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Na Prática
No vídeo a seguir, o professor Cristiano resolve alguns exercícios para que você entenda a teoria vista nesse encontro. Acompanhe!
Síntese
Chegamos ao final de nossa quarta aula! Que tal rever os tópicos que foram trabalhados?
- Temperatura e equilíbrio térmico;
- Termômetros e escalas termométricas;
- Expansão térmica;
- Calorimetria;
- Mecanismos de transferência de calor.
Na videoaula a seguir, o professor Cristiano faz os comentários finais a respeito desses conteúdos. Confira!
Referência
YOUNG; FREEDMAN. Física II – Termodinâmica e Ondas. 12. ed. São Paulo: Addison Wesley, 2008.