CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS
TECNOLOGIAS - FÍSICA
Ensino Médio, 2ª Série
CONCEITO DE TEMPERATURA E CALOR
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
TERMOLOGIA
É a parte da física que estuda os fenômenos relativos
ao
aquecimento, ao resfriamento ou às mudanças de estado físico
em corpos que recebem ou cedem energia. Temperatura e
Calor são objetos de estudo da Termologia.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
TEMPERATURA
Temperatura é a grandeza física associada ao estado de
movimento ou à agitação das partículas que compõem os
corpos (1).
Moléculas muito agitadas = Temperatura alta.
Moléculas pouco agitadas = Temperatura baixa.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
MEDIÇÃO DE TEMPERATURA
O termoscópio foi o primeiro instrumento
construído para medir a temperatura, em
1597 por Galileu Galilei.
Imagem: Galilean thermoscope. Reproduction of
the Institute and Museum for the History of
Science of Florence. Source: Photo of Franca
Principe - IMSS Florence. / Max Planck Institute
for the History of Science / Berlin Declaration on
Open Access to Knowledge in the Sciences and
Humanities.
Consiste em um bulbo cheio de ar, provido de um
tubo imerso em um recipiente contendo um
líquido. Quando o ar aquece a pressão aumenta
e o líquido desce.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
TERMÔMETROS
Todo dispositivo usado para medir temperatura é chamado de
termômetro.
Há vários tipos de termômetros. Os mais comuns são:
 Termômetro clínico;
 Termômetro de lâmina bimetálica;
 Termômetro a gás;
 Termômetro de rua.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
Termômetro Clínico
Tem por finalidade medir a temperatura do corpo humano, por
.
Imagem: Menchi / GNU Free Documentation License
isso indica valores entre 35 °C e 42 °C.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
Termômetro de Lâmina Bimetálica
É utilizado para avaliar a temperatura em ambientes fechados,
Imagem: 1-1111 / GNU Free Documentation License
como fornos e câmaras frigoríficas.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
Termômetro a Gás
É utilizado para medir baixas temperaturas. É muito usado em
laboratórios de pesquisa.
Imagem: Kuroisam / Public Domain. (Tradução Nossa).
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
Termômetro de Rua
É utilizado para registrar a temperatura do ar no local. Consiste
em um circuito elétrico no interior de um relógio digital, que
Imagem: ŠJů / Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported.
capta a temperatura do ambiente.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
EQUILÍBRIO TÉRMICO
Todos
os
corpos,
sempre
que
possível,
tendem
a
ir
espontaneamente para o mesmo estado térmico.
Portanto:
“Dois ou mais sistemas físicos estão em equilíbrio térmico entre
si quando suas temperaturas são iguais” (2).
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
As partículas da água “quente” fornecem parte de sua energia
de agitação para as partículas da água “fria” e vice-versa. A
troca de energia só é interrompida quando o equilíbrio térmico é
atingido.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
CALOR
Calor é a transferência de energia de um objeto ou sistema
para outro, em razão, exclusivamente, da diferença de
temperatura entre eles.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
TEORIA DO CALOR COMO SUBSTÂNCIA (CALÓRICO)
No século XVIII, o calor era considerado uma espécie de
substância invisível ou um tipo de fluido.
Segundo essa teoria, a substância “calor” ou “calórico”
apresentava características especiais:
 penetrava facilmente na matéria;
 era atraída pela matéria;
 não podia ser criada nem destruída;
 não possuía massa.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
A teoria do calórico se tornou obsoleta, quando não conseguiu
explicar o aquecimento provocado por atrito entre dois objetos,
Imagem: Lubyanka / Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported.
como um esfregar de mãos , por exemplo.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
AS UNIDADES DE MEDIDA DO CALOR
A unidade oficial de calor no Sistema Internacional de Unidades
(SI) é o Joule (J).
No entanto, na resolução de problemas de troca de calor, dá-se
preferência, por razões históricas, à unidade caloria (cal).
1 cal = 4,18 J
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
Caloria é quantidade de calor que 1 grama de água pura deve
receber, sob pressão normal, para que sua temperatura seja
elevada de 14,5 °C para 15,5 °C.
A unidade múltipla quilocaloria (kcal) também é muito usada
na medida de quantidade de calor.
1 kcal = 1 000 cal = 103 cal
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
PROCESSOS DE PROPAGAÇÃO DO CALOR
A mudança da energia térmica da região de maior temperatura
para a de menor temperatura pode ser processada de três
maneiras distintas:
 condução;
 convecção;
 Irradiação.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
CONDUÇÃO TÉRMICA
É o processo de propagação de calor, no qual a energia térmica
passa de partícula para partícula em um meio.
Condução de calor através de uma barra de metal.
Imagem: Clive M. Countryman / Forest
Service - United States Department of
Agriculture / U.S. Public Domain.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
CONDUTORES E ISOLANTES TÉRMICOS
Condutores térmicos são materiais nos quais o processo de
condução do calor é acentuado.
Imagem: grongar / Creative Commons Attribution
2.0 Generic.
Exemplo: os metais.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
Isolantes térmicos são materiais nos quais ocorre pouca ou
nenhuma transmissão de calor.
Imagem: Eurritimia / Creative Commons
Attribution-Share Alike 2.0 Unported.
Imagem: przykuta / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
Exemplos: madeira e isopor.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
CONVECÇÃO TÉRMICA
É o processo de propagação de calor, no qual a energia térmica
se propaga pela movimentação de massas líquidas ou
gasosas, que alteram suas posições no meio devido à
diferença de densidade.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
A transferência de energia por convecção, só ocorre em
materiais fluidos (líquidos ou gases).
É um fenômeno cíclico, no qual formam-se correntes de
convecção, ou seja, o fluido (ar ou água) mais quente tende a
subir e o mais frio tende a descer.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
A refrigeração dos alimentos em refrigeradores domésticos,
assim como o aquecimento da água em uma chaleira
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de
Autor Desconhecido.
acontecem por correntes de convecção.
Imagem: Oni Lukos / GNU Free Documentation License
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
As brisas que ocorrem nas regiões litorâneas podem ser
explicadas pela existência de correntes de convecção (3).
Imagem: Yue Guan / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
(Tradução Nossa).
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
IRRADIAÇÃO TÉRMICA
É o processo de propagação de calor em que a energia térmica
se propaga sob a forma de ondas eletromagnéticas.
A energia chega até o indivíduo, por um tipo de radiação que se
propaga tanto na matéria, como no vácuo.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
A energia do Sol, que viaja no vácuo e aquece o nosso planeta,
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de
Autor Desconhecido.
é transmitida por irradiação térmica.
Imagem da terra: Heikenwaelder Hugo, Austria / Creative
Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
Alguns materiais como o vidro e o plástico dificultam a
passagem da radiação térmica (forma de transmissão do calor
por meio de radiação eletromagnética), mas permitem a
passagem da luz, por isso a maioria das estufas possuem
cobertura de vidro ou de plástico.
Imagem: Joseolgon /
Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
EFEITO ESTUFA
A presença de vapor de água e gás carbônico faz a atmosfera
reter grande parte das ondas emitidas pelos objetos da
superfície terrestre. Esse efeito é fundamental para que a Terra
tenha uma temperatura média adequada.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
A preocupação dos cientistas é porque as atividades humanas
estão aumentando muito esse efeito.
Então, de um fenômeno benéfico e essencial, o efeito estufa
poderá se tornar catastrófico.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido /
http://geographicae.wordpress.com/2007/05/08/o-efeito-de-estufa-ii/
Imagem da terra: Heikenwaelder Hugo, Austria / Creative
Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
DIFERENÇA ENTRE TEMPERATURA E CALOR
Temperatura é a medida do grau de agitação das moléculas de
um sistema.
Calor é a forma de transferir energia de um corpo ou sistema
para outro.
Física, 2° ano
Conceito de Temperatura e Calor
LEMBRANDO
A propagação do calor pode ocorrer por três processos:
condução, convecção e irradiação.
 A condução acontece, em geral, nos sólidos.
 A convecção predomina nos líquidos e gases, através de
correntes de convecção.
 A irradiação ocorre pela radiação; não é necessária a
presença da matéria.
Tabela de Imagens
Slide
4
6
Autoria / Licença
Galilean thermoscope. Reproduction of the
Institute and Museum for the History of Science
of Florence. Source: Photo of Franca Principe IMSS Florence. / Max Planck Institute for the
History of Science / Berlin Declaration on Open
Access to Knowledge in the Sciences and
Humanities
Menchi / GNU Free Documentation License
Link da Fonte
Data do
Acesso
http://www.mpiwg09/03/2012
berlin.mpg.de/en/research/projects/DEPT1_Vall
erianiGalileoEngineer/MV_GE_Col_Img_03.jpg/showI
mage
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Clinical
_thermometer_38.7.JPG
7 1-1111 / GNU Free Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:20050
501_1315_2558-BimetallZeigerthermometer.jpg
8 Kuroisam / Public Domain.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Termo
metroDeGas.png
9 ŠJu / Creative Commons Attribution-Share Alike http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prosek,
3.0 Unported.
_displej_%C4%8Dasu_a_teploty_a_kamera,_tep
lota.jpg
11 SEE-PE
Acervo SEE-PE
14 Lubyanka / Creative Commons Attribution-Share http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Massa
Alike 3.0 Unported.
ge-hand-4.jpg
18 Clive M. Countryman / Forest Service - United http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cup_fo
States Department of Agriculture / U.S. Public r_Heat_Conduction_2010-08-17.png
Domain.
09/03/2012
09/03/2012
09/03/2012
09/03/2012
09/03/2012
09/03/2012
09/03/2012
Tabela de Imagens
Slide
Autoria / Licença
Link da Fonte
19 grongar / Creative Commons Attribution 2.0
Generic.
20a przykuta / Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported.
20b Eurritimia / Creative Commons Attribution-Share
Alike 2.0 Unported.
23a SEE-PE
23b Oni Lukos / GNU Free Documentation License
09/03/2012
24
09/03/2012
26a
26b
27
30a
30b
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bainmarie.jpg?uselang=en
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:SMBL_l
yzki_p.jpg
http://www.flickr.com/photos/[email protected]/4
248143211/
Acervo SEE-PE
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Convect
ion.gif
Yue Guan / Creative Commons Attribution-Share http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diurnal
Alike 3.0 Unported.
_wind_change_in_coastal_area.png
SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de
Acervo SEE-PE
Autor Desconhecido.
Heikenwaelder Hugo, Austria / Creative
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Celestia
Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic. _earth2.jpg
Joseolgon / Creative Commons Attribution-Share http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Braga_P
Alike 3.0 Unported.
edagogical_Farm_Estufa.jpg
SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de
Acervo SEE-PE a partir de
Autor Desconhecido /
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earthhttp://geographicae.wordpress.com/2007/05/08 Erde.jpg.
/o-efeito-de-estufa-ii/
Heikenwaelder Hugo, Austria / Creative
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Celestia
Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic. _earth2.jpg
Data do
Acesso
09/03/2012
09/03/2012
09/03/2012
09/03/2012
19/03/2012
19/03/2012
09/03/2012
19/03/2012
19/03/2012
Download

Conceitos de temperatura e calor