Note que, no Sistema Internacional de Unidades (SI) o calor é medido em calorias (cal) ou joules (J).

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1 Calor e temperatura Prof. lucasmarqui Calor e Temperatura são dois conceitos fundamentais na termologia (Termofísica) os quais, são considerados sinônimos. No entanto, o calor designa a troca de energia entre corpos, enquanto que a temperatura caracteriza a agitação das moléculas de um corpo. Calor O calor (energia calorífica) é caracterizado pela transferência de energia térmica que flui de um corpo (com maior temperatura) ao outro (de menor temperatura) quando há diferença de temperatura entre ambos. Dessa forma, o equilíbrio térmico ocorre quando os dois corpos, por meio da transferência de calor, atingem a mesma temperatura. A propagação de calor pode ocorrer de três maneiras, a saber: condução, convecção e irradiação. Na condução térmica, a transferência de calor é dada pela agitação das moléculas, por exemplo, ao segurar uma barra de ferro e aquecer a outra extremidade, em pouco tempo, a barra inteira se aquecerá. Na convecção térmica, a transferência de calor ocorre entre líquidos e gases; é o que acontece com o aquecimento de água numa panela, donde criam-se "correntes de convecção" e a água que está próxima do fogo sobe, enquanto a que está fria desce. Por fim, na irradiação térmica, o calor é propagado por meio de ondas eletromagnéticas, sem que seja necessário o contato entre os corpos, por exemplo, se aquecer perto de uma lareira. Note que, no Sistema Internacional de Unidades (SI) o calor é medido em calorias (cal) ou joules (J). Temperatura A temperatura, por sua vez, é uma grandeza física a qual designa a energia cinética (movimento ou agitação) das moléculas e o estado térmico de um corpo (quente ou frio). Quanto mais quente (alta temperatura) se apresenta o corpo, maior será sua energia cinética, ou seja, a agitação moléculas; e, quanto mais frio (baixa temperatura), menor será a agitação molecular. No Sistema Internacional de Unidades (SI) a temperatura pode ser medida em Celsius( C), Kelvin (K) ou Fahrenheit ( F). No Brasil, a escala de temperatura utilizada é Celsius, cujo ponto de fusão da água apresenta o valor 0 e o ponto de ebulição 100. Pagina: 1

2 Medir a Temperatura Para medir a temperatura é necessário um aparelho chamado termômetro (feito de mercúrio), cujo valor da pode ser apresentado nas escalas: Celsius ( C), kelvin (K) ou Fahrenheit ( F). Para tanto, na escala Kelvin o valor do ponto de fusão da água é de 273K (0 C) e o ponto de ebulição de 373K (100 C). Na escala Fahrenheit, o ponto de fusão da água é de 32 F (0 C) enquanto que o ponto de ebulição da água é de 212 F (100 C). Calorimetria A calorimetria é a parte da física estuda o calor, ou seja, a transferência de energia de um corpo para o outro. A calorimetria envolve muitos conceitos importantes da termologia como calor, caloria, temperatura, calor específico, calor sensível, calor latente, capacidade térmica, equilíbrio térmico, condução, convecção, irradiação, fluxo de calor, dentre outros. MEDIDA DA TEMPERATURA O instrumento usual para monitorar variações na temperatura do ar é o termômetro. Talvez o mais comum seja o termômetro composto de um tubo graduado com líquido (normalmente, mercúrio ou álcool). Quando o ar se aquece, o líquido se expande e sobe no tubo; quando o ar se esfria, o líquido se contrai e desce. Termômetros com líquido são também usados para medir a máxima e a mínima temperatura que ocorrem num certo período (geralmente 1 dia). O termômetro de máxima, que contém usualmente mercúrio, tem um afinamento no tubo, logo acima do bulbo. Quando a temperatura sobe, o mercúrio se expande e é forçado através do afinamento (Fig 3.2). Quando a temperatura cai o filete de fluído não retorna através do afinamento, sendo ali interrompido. Fica, assim, registrada a temperatura máxima. Para recompor o instrumento é necessário sacudi-lo para que o fluído volte para o bulbo. Pagina: 2

3 No termômetro de mínima há um pequeno índice de metal junto ao topo da coluna de fluído (normalmente álcool). Quando a temperatura do ar cai, a coluna de fluído diminui e o índice é puxado em direção ao bulbo; quando a temperatura sobe novamente, o fluído sobe mas o índice permanece no nível da mínima temperatura atingida (Fig 3.2). Para recompor o instrumento é necessário inclinar o termômetro, com o bulbo para cima. Como o índice é livre para mover-se, ele cairá para junto do bulbo se o termômetro não for montado horizontalmente. Fig Termômetros de máxima e mínima Outro tipo de termômetro comumente usado, baseado no princípio da expansão térmica diferencial, usa um sensor bimetálico. Este consiste de duas tiras de metais diferentes que são unidas face a face e tem coeficientes de expansão térmica bem diferentes. Quando a temperatura varia, os dois metais se expandem ou se contraem desigualmente, o que causa uma curvatura do sensor. Quanto maior a variação, maior é a curvatura, o que permite transpor esta variação sobre uma escala calibrada. O principal uso do sensor bimetálico é na construção do termógrafo, um instrumento que registra continuamente a temperatura. Há também termômetros baseados na medida de corrente elétrica, como os termistores. Termistores são condutores elétricos cuja resistência elétrica depende da temperatura. A temperatura é, portanto, indicada como uma função da corrente. Este instrumento é normalmente usado em radiossondas. A precisão e o tempo de resposta são fatores importantes na escolha do termômetro. Para a maioria dos propósitos meteorológicos, é suficiente um termômetro com precisão de 0.3ºC. O tempo de resposta é mais rápido em termistores e termômetros de tubo com líquido e mais lento em termômetros bimetálicos. A exatidão das medidas depende não apenas do instrumento mas de sua correta exposição. Ele deve estar bem ventilado, mas protegido da radiação solar direta, assim como da radiação de outras superfícies, como paredes ou o solo, e da precipitação. Para isso, é colocado num abrigo meteorológico Pagina: 3

4 pintado de branco e com venezianas para ventilação. Este abrigo normalmente está aproximadamente a 1 metro acima do solo, em área aberta com grama, longe de árvores ou outros obstáculos. As escalas de temperatura Ao medir a temperatura da atmosfera de sua casa, por exemplo, você não está simplesmente registrando a sensação térmica que seu corpo sente. Na verdade, está medindo a energia cinética das partículas de gás em sua casa. A temperatura se eleva na medida em que se aumenta a velocidade de movimento das partículas. O termômetro é um dispositivo que permite verificar a temperatura ambiente. Ele pode apresentar diferentes escalas. A leitura da temperatura de seu termômetro é relacionada com a proporção da energia cinética das partículas. A imagem a seguir compara as três escalas de temperatura, sendo que as escalas Kelvin e Celsius são as mais usadas pelos cientistas. Comparação das escalas de temperatura Fahrenheit, Celsius e Kelvin. Observe o ponto de congelamento e o ponto de ebulição para cada escala; estes são os pontos de referência. De acordo com a imagem, a água entra em ebulição em 100 C (373 K) e congela em 0 C (273 K). Vamos às definições: Pagina: 4

5 Fahrenheit: escala termométrica de símbolo F, no qual 32 F é o ponto de congelamento da água e 212 F é o ponto de ebulição da água. Celsius: escala de temperatura, símbolo C, no qual 0 C é o ponto de congelamento da água e 100 C é o ponto de ebulição da água. Na escala termométrica, o intervalo entre o ponto de ebulição e o ponto de congelamento da água é dividido em 100 intervalos, denominados graus. Kelvin: escala de temperatura absoluta ou escala termodinâmica, cujo símbolo é K, no qual o ponto triplo da água tem o valor de 273,16 K. Referências Bibliográficas fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap3/cap3-2.html brasilescola.uol.com.br/quimica/as-escalas-termometricas.htm Livro didático PROJETO ARARIBÁ 9º ANO Pagina: 5