Introdução ao conceito de temperatura:
Tal conceito foi altamente discutido no final do seculo XVIII, a discussão era principalmente sobre porque o corpo esquenta ou não.
O conceito teve uma perspectiva totalmente diferente depois que a ideia de que a matéria era formada por partículas menores chamadas de átomos começou ser mais aceita entre os cientistas.
Hoje sabemos que as moléculas nunca estão em repouso, ou seja, sempre estão em algum movimento, com uma energia cinética.
A Matéria geralmente tem 3 estados de agregação que são: Gasoso, liquido e sólido.
- Gás: As moléculas tem mais liberdade de movimento, para todas as direções e sentido de “forma caótica”. A tendencia do gás é preencher todo o recipiente.
- Líquido : As moléculas já não tem tanta liberdade, se movimentam com velocidades de translação menores que nos gases e também em contínuo movimento.
- Sólido: Assim como previsto, as moléculas possuem velocidades menores ainda, na verdade chegam até nem transladar mas sim vibrar em um próprio ponto de equilíbrio.
Conclui-se que quando um corpo é aquecido, significa que suas moléculas ganham energia cinética, ou seja, ganham mais velocidade (a temperatura aumenta). Por outro lado quando o corpo é esfriado, quer dizer que as moléculas perdem energia cinética, portanto velocidade (A temperatura abaixa).
As moléculas que formam a matéria não tem velocidades iguais, portanto cada molécula possui sua própria energia cinética.
Definição 1:
A temperatura de um corpo está relacionado com a velocidade média geral das partículas, portanto, a média das energias cinéticas.
Calor:
Se Ta > Tb intuitivamente sabemos que o corpo A “esfriará” e o corpo B “esquentará” certo?
Isso acontece porque o corpo A transfere energia para o corpo B, fazendo que a energia cinéticas de suas moléculas aumentem portanto aumentando a temperatura do corpo B, que é o corpo que está recebendo energia.
Uma vez que o corpo B tiver a mesma temperatura que o corpo A (Ta=Tb) podemos dizer que o corpo está em equilíbrio térmico.
Observação: Os corpos que tem temperaturas maiores tendem a transferir energia para os corpos com temperaturas menores.
A energia que um corpo transfere para outro é chamado de calor!
Agora formalizando um pouco o termo:
Definição 2:
Podemos dizer que calor é energia em transito, ou seja, a energia que está sendo transferida de um corpo para outro. Não faz sentido dizer que um corpo contém calor, pois o calor só é dado como calor quando há o esse fenômeno de transferência de energia.
Termômetros:
Devemos saber que todo material pode expandir ou contrair com a variação de temperatura do mesmo, e além disso também quando sua variação é suficientemente grande, o material pode mudar seu estado de agregação.
Ex: ( Metal expande seu comprimento quando a temperatura aumenta || ex 2: Água começa a evaporar quando chega perto de 100 graus Celsius.)
Bom, com a natureza de contração e expansão dos materiais foi possível a criação do termômetro de mercúrio, capaz de medir a temperatura do ambiente.
Os termômetros de mercúrio:
Quando o sistema é esquentado, o vidro e o mercúrio se expandem. Sabemos que o mercúrio se expande muito mais que vidro, portanto a expansão do vidro pode ser desconsiderada. A coluna de mercúrio, pode ser dada como parâmetro para o valor da temperatura do ambiente.
Usamos então diversas escalas para representar os valores da temperatura, entre eles são muito usados Celsius, Fahrenheit e Kelvin.
Celsius:
A escala é baseada na temperatura de fusão e na temperatura de ebulição da água.
Sendo que:
0oC temperatura de fusão da água e 100oC a temperatura de ebulição da água. A escala Celsius é dividido em 100 partes iguais.
Fahrenheit:
32oF é a temperatura de fusão da água e 212oF é a temperatura de ebulição da água. A escala é dividida em 180 partes iguais.
Kelvin:
A escala Kelvin, foi proposto por Willian Thomson. Tal escala foi baseada no “frio infinito”, ou seja seria a temperatura em que as moléculas que formavam tal matéria tivessem vibrações e velocidades nulas. Ou seja sem movimentação das moléculas.
Thomson definiu esse “frio infinito” na temperatura de T = 0K. e definiu seus extremos de temperatura de 273K e 373K respectivamente a temperatura de fusão e a temperatura de ebulição da água.
A temperatura do “frio infinito” em graus Celsius é dado em -273,15.
Os extremos da escala Kelvin são divididos em 100 partes iguais. E a transformação de Kelvin para Celsius é dado pela formula:
θk = θc + 273,15
Relação entre escalas Celsius e Fahrenheit:
Para a transformação de graus Celsius para graus Fahrenheit ou vice versa, olhe esse cálculo:
