O documento aborda conceitos de térmica, destacando a diferença entre sensações térmicas e temperatura real. Explica a dilatação e contração térmica, como termômetros funcionam com base nesses princípios, e apresenta os modos de transferência de calor: condução, convecção e irradiação. Finalmente, ilustra a aplicação desses conceitos no cotidiano, como no uso de materiais isolantes.

1. TermologiaProfessor Bruce ColombiMaria Luiza de Melo - Capítulo 18

2. Em todo nosso dia-a-dia, estamos acostumados às sensações de quente ou frio ao encostarmos em alguns objetos. São SENSAÇÕESTÉRMICAS.Estamos habituados a associar essas sensações térmicas com o conceito de temperatura, onde nos equivocamos; por exemplo, se você tirar os calçados e colocar um dos pés no tapete e o outro no piso cerâmico, num dos pés você terá a sensação de frio e no outro, não.Acontece que tanto o piso cerâmico quando o tapete estão na mesma temperatura, isso prova que o nosso tato não é sempre confiável.Se o piso e o tapete têm a mesma temperatura, tente explicar o que aconteceu.Escala de temperatura

3. O piso cerâmico troca calor mais rapidamente do que o tapete (cujo interior há bastante ar, um isolante térmico). A transferência mais rápida do calor dos pés para o piso cerâmico causa a sensação de que o piso está mais frio que o tapete.Possível Explicação

4. Uma barra de metal que está inicialmente à temperatura ambiente, num local à sobra, seja colocada sobre o sol forte do meio-dia. Medidas bem precisas mostram que, à medida que é aquecida, a barra tem seu comprimento aumentado. O aumento do volume de um material provocado pelo aquecimento de um material se chama DILATAÇÃOTÉRMICA.Dilatação Térmica

5. Depois de algum tempo, a mesma barra de ferro é levada de volta à sombra, a barra irá resfriando gradualmente e, enquanto isso ocorre, irá voltando ao comprimento de um material quando sua temperatura diminui e denominada CONTRAÇÃOTÉRMICA.Se a barra for colocada numa geladeira, continuará a esfriar e a sofrer contração.Contração Térmica

6. Os termômetros mais comuns se baseiam nos conceitos de dilatação e contração térmica só que, em vez de uma barra sólida, se utiliza uma coluna de líquido, que geralmente é álcool colorido ou mercúrio. Quando submetida a diferentes temperaturas, a coluna de líquido muda consideravelmente de volume. Quanto maior o comprimento da coluna, maior a dilatação sofrida e, portanto, mais alta é a temperatura.Termômetro Clínico

7. Termômetro de MercúrioTermômetro de Álcool Colorido

8. O cientista sueco Anders Celsius (1701 – 1744) criou a escala de temperatura mais comum no nosso dia-a-dia. Celsius colocou um termômetro de coluna líquida num frasco com gelo derretendo. Fez uma marca no valor ZERO para essa temperatura. Colocou o mesmo termômetro na água fervendo, fez mais uma marca e atribuiu o valor 100 para essa temperatura.O símbolo de Celsius é °C. Assim, a temperatura que o gelo derrete é 0°C e a temperatura que a água ferve é 100°C.Escala Celsius de Temperatura

9. Termômetro com água fervendo Termômetro com gelo

10. Imagine dois cubos de fero sólido. Um deles está a 10°C e o outro a 30°C. Se o colocarmos em contato, percebemos que, nos minutos seguintes suas temperaturas se modificam até chegar a uma situação em que ambos a mesma temperatura 20°C, quando isso acontece, dizemos que atingiram o EQUILÍBRIOTÉRMICO.Equilíbrio Térmico

11. Por que dois corpos que estão a temperaturas diferentes atingem o equilíbrio térmico algum tempo depois de serem colocados em contato?O Conceito Científico de Calor

12. A explicação para esse acontecimento é que há transferência de energia do corpo mais quente para o mais frio.A energia transferida entre dois corpos que têm temperaturas diferentes é denominada de calor.O calor sempre flui do mais quente para o mais frio.Esse processo é chamado de troca de calor e ocorre até que o equilíbrio térmico seja estabelecido.Explicação

13. Exemplo INão estão em Equilíbrio Térmico30°C10°CTroca de calor10°C30°CApós algum tempo20°C20°C

14. A transferência de energia de um corpo mais quente para outro mais frio pode acontecer por três modos distintos:Condução térmica;

15. Convecção térmica;

16. Irradiação térmica.Processos de Troca de Calor

17. Quando a troca de calor ocorre entre dois corpos em contato direto, ou que estejam unidos por um material condutor de calor, o processo é chamado de conduçãotérmica.No processo de condução térmica, não há movimentação de material de um corpo para outro. Há, apenas, transporte de energia, ou seja, transferência de calor.Condução Térmica

19. Desde a pré-história o ser humano observa a natureza e aprende com ela. Os humanos primitivos perceberam que alguns animais que resistem ao frio são revestidos de pêlos. Essa observação fez com que os humanos da pré-história utilizassem peles para se proteger do frio.Exemplo de Troca de Calor I

20. O isopor, usado para fazer caixas térmicas isolantes, se vale exatamente desse mesmo princípio. Ele nada mais é do que um tipo de plástico (poliestireno) fabricado para conter minúsculas bolhas de ar dentro de si. Essas bolhas são tão pequenas que não as conseguimos ver, mas é a sua presença que o deixa fofo e um bom isolante térmico.Isopor, um bom isolante!

21. O gelo também é, por incrível que possa parecer, um bom isolante térmico. Os esquimós possivelmente perceberam que a camada de gelo que se forma na superfície dos lagos impede o contato do ar frio com a água, ou seja, funciona como um isolante. Surgiu daí, fazer as cabanas de iglu (cabanas de gelo).Gelo, um isolante?

22. São metais empregados em panelas pois garantem a rápida transferência do calor da chama para o alimento. Já o cabo de muitas panelas é de madeira, que é um material isolante e evita queimadura em quem o manuseia.Alumínio e aço inox

23. Transferência de calor por meio de um material líquido ou gasoso.Convecção Térmica

24. O ar quente apresenta tendência a subir e o frio, a descer. O ar nas proximidades do aquecedor fica mais quente e sobe. Isso favorece a circulação do ar no ambiente. No caso do aquecedor, a movimentação do ar, mais quente e mais frio, cria as chamadas correntesdeconvecção. No caso do ar condicionado, onde você colocaria ele para garantir o resfriamento?Convecção Térmica em Gases

25. Quando se leva ao fogo uma panela com água, estabelecem correntes de convecção nesse líquido. Embora não possamos observar essas correntes diretamente, podemos evidenciar, se jogarmos um pouco de serragem na água. Veremos a serragem se movimentar, seguindo o caminho das correntes de convecção.Obs.: No sólido não se pode haver transferência de pedaços de materiais, por isso não existe corrente de convecção.Convecção Térmica em Líquidos