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TERMOLOGIA: MATÉRIA, TEMPERATURA E CALOR

Por:   •  13/4/2018  •  Pesquisas Acadêmicas  •  2.763 Palavras (12 Páginas)  •  21 Visualizações

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Apostila de Física

2ª Série do Ensino Médio

Professora: Rúbia Nunes

TERMOLOGIA

  1. MATÉRIA, TEMPERATURA E CALOR

        No nosso dia a dia, é comum utilizarmos o tato para sentir o grau de aquecimento dos objetos. Consideramos um objeto quente quando sentimos que ele possui uma temperatura maior do que a de nosso corpo.

        Nos dias quentes de verão, é muito agradável chegar em casa, tirar os tênis e as meias e andar descalço. O contato do pé com o chão proporciona sensações distintas: o carpete ou o tapete, por exemplo, estão quentes, mas o piso da cozinha está frio. Mas será que estes objetos possuem temperaturas diferentes?

        Se utilizarmos um termômetro para medir a temperatura do carpete e do chão, veremos que ambos possuem a mesma temperatura. Isto mostra como o tato não é um bom recurso para determinar a temperatura dos objetos, pois cada um dos pés terá uma sensação térmica diferente do outro.

Teoria do calor (ou calórico) como substância

        No século XVIII, o calor era considerado uma espécie de substância invisível ou um tipo de fluido, como a luz e a eletricidade. Quanto maior a quantidade de fluido “calor” em um objeto, maior seria a temperatura deste. Num ambiente isolado, o objeto podia guardar essa substância “calor”, mantendo sua temperatura constante. Em contato, dois objetos de temperaturas diferentes trocavam o fluido “calor”, que ia do corpo mais quente para o mais frio, até que suas temperaturas ficassem iguais, ou seja, até que fosse atingido o equilíbrio térmico entre eles. Quando este estado era alcançado, imaginava-se que a passagem desta substância cessava.

        Essa teoria ainda considerava que o calor era atraído pela matéria e sua quantidade total era constante: ele não podia nem ser criado nem destruído, além de não ter massa.

        Havia, porém, uma questão que a teoria do calórico não explicava: Como explicar o aquecimento provocado pelo atrito entre dois corpos?

        Benjamim Thompson (1753-1814), físico britânico-americano, que trabalhava numa fábrica de canhões, percebeu que, ao fazer um furo no cano de um canhão de metal, produzia-se um grande aquecimento, o que significava que a quantidade de calórico estava aumentando. A hipótese de que todo aquele calor já estivesse na peça levaria à conclusão de que o canhão deveria derreter antes mesmo de ser furado, o que era um absurdo. Assim, o próprio Thompson reelaborou o conceito de calor como sendo o movimento das partículas que constituíam os materiais.

Teoria cinético-molecular da matéria

        A palavra cinético ou cinética significa movimento e os físicos, Benjamim Thompson, Rudolf Clausius (1822-1888) e James Clerk Maxwell (1831-1879), consideraram as hipóteses a seguir para elaborar tal teoria:

  • A matéria no estado gasoso é formada de minúsculas partículas, denominadas moléculas, com tamanho próximo de 0,000 000 01 cm.

  • No estado gasoso, as moléculas estão em movimento aleatório (desordenado).

        Ou seja, no estado gasoso havia um enorme conjunto de moléculas se movimentando ao acaso, e ainda, devido ao seu pequeno tamanho, elas estariam completamente separadas umas das outras, não havendo interação entre elas, a não ser nos curtíssimos instantes em que colidiam entre si.

        De acordo com as hipóteses dessa teoria, era possível descrever o comportamento dos gases e compreender algumas de suas propriedades. Por exemplo, os gases não apresentavam forma ou volume definidos porque suas moléculas, no estado gasoso, não estariam ligadas umas às outras; elas apresentavam baixa densidade e fácil compressão por causa da grande distância que haveria entre suas moléculas.

        Todo corpo ou objeto é composto por partículas (átomos/moléculas), e estas podem estar mais ou menos agitadas. Podemos observar experimentalmente que quanto mais agitadas as partículas de um corpo, maior será a temperatura do mesmo. Assim, define-se:

Temperatura: é a medida associada ao grau de agitação das partículas de um corpo.

        Desta forma, quanto mais agitadas as moléculas de um corpo, maior é a sua temperatura. E ainda, quanto menos agitadas as moléculas de um corpo, menor a temperatura do mesmo.

[pic 1]

Energia térmica, equilíbrio térmico e calor

        Energia térmica (ou energia interna) é a soma das energias cinéticas geradas pela agitação das partículas de um corpo. Porém, ela não depende apenas da temperatura, pois se o número de moléculas for aumentado, a energia térmica também será aumentada, mesmo que a temperatura se mantenha constante.

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