{"id":30597,"date":"2021-04-07T13:00:04","date_gmt":"2021-04-07T13:00:04","guid":{"rendered":"http:\/\/toposuranos.com\/material\/?p=30597"},"modified":"2024-12-30T19:48:30","modified_gmt":"2024-12-30T19:48:30","slug":"a-ideia-intuitiva-de-calor-e-temperatura","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/toposuranos.com\/material\/pt\/a-ideia-intuitiva-de-calor-e-temperatura\/","title":{"rendered":"A Ideia Intuitiva de Calor e Temperatura"},"content":{"rendered":"<style>\n\tp, ul, ol {\n\t\ttext-align: justify;\n\t}\n\th1, h2 {\n\t\ttext-align: center;\n\t}\n<\/style>\n<h1>A Ideia Intuitiva de Calor e Temperatura<\/h1>\n<p style=\"text-align: center\"><em>O calor do caf\u00e9, o frio de um cubo de gelo e o funcionamento de um refrigerador compartilham um conceito-chave: o calor e sua rela\u00e7\u00e3o com a temperatura. Nesta aula, vamos explorar como a termodin\u00e2mica conecta o intuitivo com o cient\u00edfico, por meio de experimentos pr\u00e1ticos e aplica\u00e7\u00f5es cotidianas que ajudar\u00e3o voc\u00ea a compreender o fluxo de energia t\u00e9rmica, os padr\u00f5es naturais do calor e como ele pode ser revertido em sistemas como refrigeradores. Com exemplos claros e c\u00e1lculos pr\u00e1ticos, este conte\u00fado transformar\u00e1 sua percep\u00e7\u00e3o sobre o calor e seu impacto em nossa vida di\u00e1ria.<\/em><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><strong>Objetivos de Aprendizagem:<\/strong><br \/>\nAo final desta aula, os alunos ser\u00e3o capazes de:\n<\/p>\n<ol>\n<li><strong>Compreender<\/strong> a no\u00e7\u00e3o termodin\u00e2mica de calor como \u00abenergia t\u00e9rmica em tr\u00e2nsito\u00bb.<\/li>\n<li><strong>Identificar<\/strong> a dire\u00e7\u00e3o natural do fluxo de calor de um corpo quente para um corpo frio.<\/li>\n<li><strong>Analisar<\/strong> como o fluxo de calor pode ser revertido em determinadas circunst\u00e2ncias, como em um refrigerador.<\/li>\n<li><strong>Experimentar<\/strong> fen\u00f4menos intuitivos relacionados ao calor e \u00e0 temperatura, como o experimento dos tr\u00eas baldes de \u00e1gua.<\/li>\n<li><strong>Distinguir<\/strong> a diferen\u00e7a na percep\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica entre materiais com diferentes condutividades, como metal e madeira.<\/li>\n<li><strong>Aplicar<\/strong> conceitos de termodin\u00e2mica para calcular a energia transformada em calor em situa\u00e7\u00f5es pr\u00e1ticas.<\/li>\n<\/ol>\n<p style=\"text-align: center;\"><strong><u>\u00cdNDICE DE CONTE\u00daDOS<\/u>:<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\"><strong>Experimentos que nos ajudam a entender a ideia de calor<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\">O Experimento dos Tr\u00eas Baldes de \u00c1gua<\/a><br \/>\n<a href=\"#2\">Contato com Madeira e Metal<\/a><br \/>\n<a href=\"#3\"><strong>No\u00e7\u00e3o Termodin\u00e2mica de Calor<\/strong><\/a><br \/>\n<a href=\"#4\">Na termodin\u00e2mica, existe uma \u00abdire\u00e7\u00e3o natural\u00bb para o fluxo de calor<\/a><br \/>\n<a href=\"#5\">Na termodin\u00e2mica, o calor \u00e9 uma magnitude em tr\u00e2nsito<\/a>\n<\/p>\n<p><center><br \/>\n<iframe class=\"lazyload\" width=\"560\" height=\"315\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/5eH0BxL9Phc\" title=\"YouTube video player\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/center><\/p>\n<p>Para entender a no\u00e7\u00e3o <a href=\"http:\/\/toposuranos.com\/material\/category\/ciencias\/fisica\/termodinamica\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">termodin\u00e2mica<\/a> de calor, \u00e9 conveniente abordar primeiro o intuitivo e depois passar para algo mais formal. Quando seguramos uma x\u00edcara de caf\u00e9 ou lavamos o rosto pela manh\u00e3, experimentamos uma sensa\u00e7\u00e3o associada ao frio ou ao calor. Mas o que significa essa sensa\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica? Acontece que n\u00e3o se trata apenas de uma medida de temperatura, mas sim de uma composi\u00e7\u00e3o de v\u00e1rios dados simultaneamente.<\/p>\n<p><a name=\"1\"><\/a><\/p>\n<h2>Experimentos que nos ajudam a entender a ideia de calor<\/h2>\n<p><a name=\"2\"><\/a><\/p>\n<h3>O Experimento dos Tr\u00eas Baldes de \u00c1gua<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=5eH0BxL9Phc&amp;t=126s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Pegue tr\u00eas baldes, um com \u00e1gua fria e outro com \u00e1gua quente<\/strong><\/a>, e um terceiro com partes iguais dos dois anteriores. Este \u00faltimo balde ter\u00e1, consequentemente, \u00e1gua a uma temperatura intermedi\u00e1ria em rela\u00e7\u00e3o aos dois primeiros; estar\u00e1 morna. Coloque uma m\u00e3o no balde com \u00e1gua quente e a outra no balde com \u00e1gua fria. Espere alguns segundos e, em seguida, coloque ambas as m\u00e3os no balde com \u00e1gua morna. A m\u00e3o que estava na \u00e1gua quente sentir\u00e1 frio, e a m\u00e3o que estava na \u00e1gua fria sentir\u00e1 calor.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-pNGnAqtyOZU\/YGu2cEBoAxI\/AAAAAAAAE1g\/rtSbk5OVTPwc1ZgNb-aYiv_AFuH9aHi9wCLcBGAsYHQ\/s0\/tresbaldes.PNG\" alt=\"sensa\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica, experimento dos tr\u00eas baldes\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"347\" height=\"299\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-pNGnAqtyOZU\/YGu2cEBoAxI\/AAAAAAAAE1g\/rtSbk5OVTPwc1ZgNb-aYiv_AFuH9aHi9wCLcBGAsYHQ\/s0\/tresbaldes.PNG\" alt=\"sensa\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica, experimento dos tr\u00eas baldes\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"347\" height=\"299\" \/><\/noscript><\/p>\n<p>Por que isso acontece? A sensa\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica da nossa pele n\u00e3o se refere apenas a uma medida de temperatura, mas tamb\u00e9m a diferen\u00e7as de temperatura (relativas \u00e0 nossa). Sentimos calor em tudo o que est\u00e1 a uma temperatura maior e frio em tudo o que est\u00e1 a uma temperatura inferior \u00e0 nossa.<\/p>\n<p><a name=\"3\"><\/a><\/p>\n<h3>Contato com Madeira e Metal<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=5eH0BxL9Phc&amp;t=263s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>O experimento anterior pode ser repetido com uma varia\u00e7\u00e3o:<\/strong><\/a> coloque uma colher de metal e outra de madeira no balde de \u00e1gua quente por alguns minutos, depois retire-as e toque-as. Voc\u00ea notar\u00e1 que a colher de metal parece muito mais quente que a de madeira. Por qu\u00ea? Ambos est\u00e3o \u00e0 mesma temperatura, mas o metal \u00e9 um condutor de calor muito melhor do que a madeira, por isso parece \u00abmais quente\u00bb.<\/p>\n<p><a name=\"4\"><\/a><\/p>\n<h2>No\u00e7\u00e3o Termodin\u00e2mica de Calor<\/h2>\n<p>Na f\u00edsica, quando falamos de calor, nos referimos a <strong>\u00abenergia t\u00e9rmica em tr\u00e2nsito\u00bb.<\/strong> Claro, para que isso seja aceit\u00e1vel como defini\u00e7\u00e3o, precisamos esclarecer o que \u00e9 \u00abenergia t\u00e9rmica\u00bb em primeiro lugar, mas deixaremos isso para mais tarde. Por enquanto, entenderemos intuitivamente a energia t\u00e9rmica como uma forma de energia proporcional \u00e0 temperatura. E o que \u00e9 temperatura? Tamb\u00e9m deixaremos isso para mais tarde. Por agora, focaremos no fato de que o calor \u00e9 um certo fluxo de energia que satisfaz algumas qualidades:<\/p>\n<p><a name=\"5\"><\/a><\/p>\n<h3>Na termodin\u00e2mica, existe uma \u00abdire\u00e7\u00e3o natural\u00bb para o fluxo de calor<\/h3>\n<p>Os experimentos sugerem que o calor \u00e9 transferido espontaneamente de um corpo quente para outro mais frio quando entram em contato, e nunca na dire\u00e7\u00e3o oposta. <img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-2cnJfH2CmQE\/YGvMP9X4LRI\/AAAAAAAAE1w\/fD-TjYeDVU8w-LaL7tV42po4exOXMkWPgCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor.PNG\" alt=\"fluxo natural de calor\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Termodin\u00e2mica, fluxo natural de calor\" width=\"415\" height=\"175\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-2cnJfH2CmQE\/YGvMP9X4LRI\/AAAAAAAAE1w\/fD-TjYeDVU8w-LaL7tV42po4exOXMkWPgCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor.PNG\" alt=\"fluxo natural de calor\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Termodin\u00e2mica, fluxo natural de calor\" width=\"415\" height=\"175\" \/><\/noscript>No entanto, em certas circunst\u00e2ncias, ele pode ocorrer na dire\u00e7\u00e3o inversa, como nos refrigeradores; \u00e9 claro, isso \u00e9 conseguido a um custo: \u00e9 necess\u00e1rio fornecer energia ao refrigerador para obter esse efeito. Este exemplo mostra que \u00e9 poss\u00edvel inverter o \u00abfluxo natural de calor\u00bb, mas apenas se o pre\u00e7o for pago com energia.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-BxNquv1sQOU\/YGvNR5C35lI\/AAAAAAAAE14\/oVXwk3GnrT4Ea-N4cX-WYznE9fPx-7S0wCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor%2Bmaquina%2Bfrigorifica%2B.PNG\" alt=\"fluxo de calor inverso, gasto de energia\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Termodin\u00e2mica, gasto energ\u00e9tico para redirecionar o fluxo natural do calor\" width=\"448\" height=\"335\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-BxNquv1sQOU\/YGvNR5C35lI\/AAAAAAAAE14\/oVXwk3GnrT4Ea-N4cX-WYznE9fPx-7S0wCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor%2Bmaquina%2Bfrigorifica%2B.PNG\" alt=\"fluxo de calor inverso, gasto de energia\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Termodin\u00e2mica, gasto energ\u00e9tico para redirecionar o fluxo natural do calor\" width=\"448\" height=\"335\" \/><\/noscript><\/p>\n<p><a name=\"6\"><\/a><\/p>\n<h3>Na termodin\u00e2mica, o calor \u00e9 uma magnitude em tr\u00e2nsito<\/h3>\n<p>A express\u00e3o \u00abem tr\u00e2nsito\u00bb que aparece ao tentar definir o calor \u00e9 importante. Embora possamos \u00abadicionar\u00bb calor a um determinado objeto, n\u00e3o podemos dizer que um certo objeto \u00abtem calor\u00bb, como se estiv\u00e9ssemos falando de um jarro contendo uma certa quantidade de \u00e1gua ou de uma bateria armazenando uma certa quantidade de energia el\u00e9trica. N\u00e3o existe um \u00abmedidor\u00bb que indique \u00abquanto calor um certo objeto tem\u00bb, porque o calor s\u00f3 faz sentido quando est\u00e1 \u00abem tr\u00e2nsito\u00bb. Algo semelhante acontece com o trabalho. Podemos realizar trabalho sobre um certo objeto, alterando consequentemente seu estado de alguma forma, mas n\u00e3o podemos dizer que armazenamos trabalho no sistema. Em vez disso, dizemos que, enquanto certo trabalho foi realizado, o estado do sistema mudou, e de forma an\u00e1loga ocorre com o calor.<\/p>\n<h4>Exemplo<\/h4>\n<p>Uma chaleira el\u00e9trica de 1[kW] foi ligada por 5 minutos. Quanta energia foi transformada em calor?<\/p>\n<p>A energia transformada em calor ser\u00e1:<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">E=1[kW] \\cdot 5[min]= 1000 \\left[\\dfrac{J}{s}\\right] \\cdot 5 \\left[60 [s] \\right] = 30.000[J] <\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>A Ideia Intuitiva de Calor e Temperatura O calor do caf\u00e9, o frio de um cubo de gelo e o funcionamento de um refrigerador compartilham um conceito-chave: o calor e sua rela\u00e7\u00e3o com a temperatura. 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