Em nosso cotidiano, o conceito de temperatura está associado à sensação de quente e frio. Apesar de sua utilidade, podemos dizer que este é um conceito empírico baseado nos nossos sentidos e pode variar de acordo com a pessoa e a situação.
Se fizermos medidas regulares da temperatura de nosso corpo, utilizando um termômetro, veremos que o nosso corpo possui um sistema que regula nossa temperatura para que ela fique entre 36°C e 37°C. Cada pessoa possui uma temperatura normal, que varia um pouco de indivíduo para indivíduo.
Sendo assim, podemos dizer que a sensação de quente e frio é uma proteção do nosso organismo para que tenhamos a noção de que a temperatura externa, ou a temperatura de algum objeto, está fora dessa faixa de temperatura. Por exemplo, achamos muito desagradável tomar um banho muito quente ou muito frio. Será, entretanto, essa sensação, uma forma confiável de estimarmos temperaturas externas ao nosso corpo?
Esta é uma atividade que pode ser realizada dentro de sala de aula tendo a participação de todos os alunos. O objetivo dessa atividade experimental é verificar que a sensação de quente e frio não é uma boa medida de temperatura.
Para a realização desta atividade experimental, iremos precisar de três vasilhas com água, sendo uma com água quente, outra com água gelada e uma terceira com água da torneira. Lembre-se de que a água não pode ser muito quente, ou seja, pode ser utilizada água do chuveiro.
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Realizando a atividade
Primeiramente, coloque a mão direita dentro da vasilha com água quente e a mão esquerda dentro da vasilha com água gelada. Deixe as mãos submersas durante um minuto. Qual é a sensação? A mão direita sente a água quente e a mão esquerda sente a água fria, o que indica que a água quente está com temperatura superior à temperatura do corpo, e a água fria está com temperatura inferior à do corpo. Esta medida de temperatura é apenas relativa.
Em seguida, retire as duas mãos, ao mesmo tempo, e as coloque na vasilha que contém água da torneira, ou seja, água à temperatura ambiente. Qual a sensação de cada uma das mãos? Você vai notar que a mão que estava na água quente vai sentir uma sensação de frio e a mão que estava na água gelada sente uma sensação quente.
Esta experiência mostra que a sensação de quente e frio é relativa à temperatura do corpo. Por isso não se deve confiar no próprio corpo como “termômetro” a fim de se verificar, por exemplo, se outra pessoa está com febre.
Por Domiciano Marques
Graduado em Física
O equilíbrio térmico, também chamado de equilíbrio termodinâmico, é quando dois corpos ou substâncias atingem a mesma temperatura.
Este conceito da termodinâmica está relacionado com a transferência de calor espontânea (energia térmica) que ocorre entre dois corpos em contato.
Nesse processo, o corpo mais quente transfere calor para o corpo mais frio até que ambos tenham a mesma temperatura.
Esquema da transferência de calor
A troca de energia entre dois corpos (energia calorífica) resulta na perda de energia térmica do corpo mais quente e no ganho de energia do corpo mais frio.
Exemplo
Como exemplo, podemos citar a mistura de café quente com leite frio. Ainda que tenham temperaturas iniciais distintas, em pouco tempo o corpo mais quente (café) transfere energia térmica para o mais frio (leite). Assim, a mistura fica morna, resultado do equilíbrio térmico.
Supondo que a café estava a 50 °C e o leite a 20 °C, o equilíbrio térmico é atingido quando ambos estão com 35 °C.
Propagação de Calor
Importante salientar que calor é a troca de energia e sua transferência pode ocorrer de três maneiras:
- Condução térmica: aumento da energia cinética;
- Convecção térmica: criação de correntes de convecção;
- Irradiação térmica: por meio de ondas eletromagnéticas.
Tipos de Propagação de Calor
Leia mais: Propagação de Calor.
Fórmula
Para calcular o equilíbrio térmico, utiliza-se a seguinte fórmula:
Q1 + Q2 + Q3... = 0 ou ΣQ=0
Sendo,
Q: quantidade de calor (temperatura dos corpos)
Assim, sabemos que a soma de todas as energias térmicas é nula.
O calor sensível está relacionado com a variação de temperatura dos corpos. Ele é calculado pela seguinte fórmula:
Q = m . c . Δθ
Onde,
Q: quantidade de calor sensível (cal ou J)
m: massa do corpo (g ou Kg)
c: calor específico da substância (cal/g°C ou J/Kg.°C)
Δθ: variação de temperatura (°C ou K)
Leia também sobre Calorimetria e Calor e Temperatura.
Exercícios de Vestibular com Gabarito
1. (Mackenzie) Quando misturamos 1,0 kg de água (calor específico sensível = 1,0 cal/g°C) a 70°C com 2,0 kg de água a 10°C, obtemos 3,0 kg de água a:
a) 10°C
b) 20°C
c) 30°C
d) 40°C
e) 50°C
Ver Resposta
Alternativa c) 30°C
2. (UFP-RS) Considere as afirmações a seguir:
I. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, ambos possuem a mesma quantidade de calor.
II. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, ambos possuem a mesma temperatura.
III. Calor é transferência de temperatura de um corpo para outro.
IV. Calor é uma forma de energia em trânsito.
Das afirmações acima, pode-se dizer que:
a) I, II, III e IV são corretas
b) I, II, III são
corretas
c) I, II e IV são corretas
d) II e IV são corretas
e) II e III são corretas
Ver Resposta
Alternativa d) II e IV são corretas
3. (FATEC-SP) Um sistema A está em equilíbrio térmico com outro B e este não está em equilíbrio térmico um outro C. Então, podemos dizer que:
a) os sistemas A e C possuem a mesma quantidade de calor.
b) a temperatura de A é diferente da de
B.
c) os sistemas A e B possuem a mesma temperatura.
d) a temperatura de B é diferente da de C, mas C pode ter temperatura igual à do sistema A.
e) nenhuma das anteriores.
Ver Resposta
Alternativa c) os sistemas A e B possuem a mesma temperatura.
4. (UFV-MG) Quando dois corpos de materiais diferentes estão em equilíbrio térmico, isolados do meio ambiente, pode-se afirmar que:
a) o mais quente é o que possui menor massa.
b) apesar do contato, suas temperaturas não variam.
c) o mais quente fornece calor ao mais frio.
d) o mais frio fornece calor ao mais quente
e) suas temperaturas dependem de suas densidades.
Ver Resposta
Alternativa b) apesar do contato, suas temperaturas não variam.
5. (UFScar-SP) Dois corpos A e B, de massas mA e mB, estão inicialmente às temperaturas tA e tB, respectivamente, com tA ≠ tB. Num dado instante, eles são postos em contato térmico. Após atingir o equilíbrio térmico, teremos:
a) t’a > t’b
b) t’a < t’b
c) t’a = t’b
d) n.d.a.
Ver Resposta
Alternativa c) t’a = t’b
Veja também a definição de Equilíbrio na Física.
Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.