Como a teoria do calórico explica o equilíbrio térmico atingido após a mistura?

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• Princípio
• Calor e equilíbrio térmico
• → Fórmula
• Equilíbrio térmico da Terra
• Exercícios resolvidos
• Como funciona a teoria do calórico?
• Por que a teoria do calórico não consegue explicar o processo de aquecimento obtido com o atrito?
• Como a física explica o equilíbrio térmico atingido após se misturarem duas amostras de água inicialmente à temperaturas diferentes?
• Quando dizemos que uma mistura atingiu o equilíbrio térmico?

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FÍSICA 
2 Série do EM 
Que calor!!! 
Mas afinal, o que é calor? 
 
• Temperatura e calor são sinônimos? 
 
• Calor = substância invisível (fluído chamado de 
calórico) 
 
 
Calórico Temperatura 
Objeto isolado 
Conservar a quantidade 
de calórico 
 2 Objetos isolados 
Transferência de 
calórico – equilíbrio 
térmico 
Características do Calórico 
 
• Atraído pela matéria 
 
• Absorvido facilmente pela matéria 
 
• Não poderia ser criado ou destruído 
 
• Não possuía massa 
 
Calórico explicava todas as situações que envolve aumento 
de temperatura? 
Como explicar o aquecimento por 
atrito? 
Benjamin Thompson – Montagem de canhão 
 
 
 
Furo no metal do canhão aquecimento aumento 
da quantidade de calórico 
 
Não se cria calórico!!! 
 
Derreter mesmo antes de existir!!! 
Teoria Cinético-Molecular 
Thomson, Clausius, Maxwell 
 
Nova teoria = Cinético - Molecular 
 
 Dinâmico Moléculas 
 Movimento 
Estrutura dos estados da matéria 
Matéria estado gasoso  Minúsculas partículas = moléculas 10-8cm 
  Movimento aleatório ou desordenado 
Aquecimento de um gás 
• Recebe energia aumento da velocidade 
média aumento da energia cinética energia 
interna do gás 
 
Aumento de temperatura! 
Então, o que é calor? 
 
Calor é a transferência de energia de um objeto 
ou sistema para outro, em razão, 
exclusivamente, da diferença de temperatura 
entre eles. 
Transferência de energia trabalho ou calor 
Aquecimento das mãos  trabalho mecânico = movimento 
das mãos + aumento da energia cinética das moléculas 
(aumento da temperatura) 
Estou com calor!!! 
 
Não! 
 
Calor é um modo de transferir 
energia de um sistema para 
outro, devido a diferença de 
temperatura. 
Exercícios página 18 
01- O calor já chegou a ser considerado uma substância 
invisível. Como era denominada essa substância? 
02- Como a teoria do calórico explica o equilíbrio 
térmico atingido, após a mistura, de duas amostras 
de água, inicialmente a temperaturas diferentes? 
03- A teoria do calórico não consegue explicar o 
processo de aquecimento obtido por atrito. Por que? 
07- De acordo com a teoria cinético-molecular, como as 
moléculas estão organizadas na matéria em estado 
gasoso? 
Qual a diferença entre temperatura e 
calor? 
 
Temperatura 
 
É uma grandeza relacionada com a velocidade média 
(movimento desordenado) das moléculas que o 
constituem. 
 
Maior velocidade média Maior a temperatura 
Menor velocidade média Menor a temperatura 
Como medimos a temperatura? 
 As moléculas com maior velocidade invadem o 
outro recipiente, colidindo com as mais lentas 
e transferindo parte de sua energia, até um 
momento em que todas as moléculas terão 
aproximadamente a mesma energia cinética 
(velocidade). Equilíbrio térmico!!! 
As diferentes escalas de 
temperatura 
Kelvin ou absoluta 
(K) 
• Proposta por 
Thomson (lorde 
Kelvin) 
• Movimento 
mínimo das 
moléculas zero 
absoluto 
Celsius (°C) 
• Proposta por 
Celsius 
• Valor zero é a 
fusão do gelo 
(nível do mar) 
• Chamada de 
escala 
centígrada 
Fahrenheit (°F) 
• Proposta por 
Fahrenheit 
• Fusão do gelo 
ocorre a 32°F. 
• Ainda utilizada 
nos Estados 
Unidos 
Relação entre as escalas 
termométricas mais conhecidas 
Equilíbrio térmico = Energia 
cinética 
Ec= 3/2 K.T 
Ec= Energia cinética média das moléculas do gás 
em equilíbrio (Joules) 
K = Constante 1,38.10-23 J/K 
T = Temperatura em Kelvin (K) 
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Equilíbrio térmico é uma condição termodinâmica na qual dois ou mais corpos encontram-se à mesma temperatura. Essa condição é atingida espontaneamente, uma vez que corpos em temperaturas diferentes trocam calorentre si até que suas temperaturas equilibrem-se. Além disso, o calor sempre flui dos corpos mais quentes para os corpos de menor temperatura.

Veja também: Cinco coisas que você deve saber sobre o calor

Princípio

O princípio físico que explica o equilíbrio térmico é chamado Lei Zero da Termodinâmica. Confira o enunciado dessa lei, de forma simplificada:

”Consideremos dois objetos A e B. Se um terceiro objeto T está em equilíbrio térmico com A e também em equilíbrio térmico com B, então A e B estão em equilíbrio entre si.“

A figura a seguir ilustra o princípio físico do equilíbrio térmico. Se os corpos A, de temperatura TA, e B, de temperatura TB, estiverem em equilíbrio térmico com o corpo C, de temperatura TC, então: TA = TB = TC.

Calor e equilíbrio térmico

O equilíbrio térmico ocorre quando os componentes de um sistema termodinâmico transferem calor entre si, sempre no sentido do corpo mais quente para o corpo mais frio, até que sua temperatura seja equilibrada.

Para que ocorra o equilíbrio térmico, é necessário que os corpos estejam em contato térmico. O contato térmico é caracterizado pela capacidade que os corpos têm de trocar calor entre si. Esse calor, por sua vez, tanto pode ser do tipo latente quanto do tipo sensível. Caso queira saber mais sobre essas formas de calor, acesse: Calor sensível e Calor latente.

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→ Fórmula

Em decorrência da conservação da energia, podemos dizer que, em um sistema termodinâmico fechado (que não troca calor com suas vizinhanças), todo o calor que é cedido por um corpo é integralmente absorvido pelos demais. Dessa forma, podemos equacionar a seguinte identidade:

QR — calor recebido

QC — calor cedido

A identidade anterior pode ser generalizada, com isso podemos afirmar que a soma de todas as quantidades de calor transferidas entre os corpos, em meios termodinamicamente fechados, é nula:

Equilíbrio térmico da Terra

O equilíbrio térmico da Terraé fundamental para a nossa existência e a de outras espécies. Sem a ocorrência desse fenômeno, a Terra não abrigaria as condições necessárias para a manutenção da vida. Em razão da sua alta capacidade de reflexão da luz, os mares e as nuvens refletem parte da radiação solar, enquanto o restante dessa radiação penetra a atmosfera terrestre, aquecendo o planeta.

Em razão da presença dos gases do efeito estufa (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso), a radiação solar é continuamente refletida para a superfície da Terra, propagando a radiação térmica em todo o globo terrestre. Grande parte dessa radiação térmica também é consumida como forma de calor latente, derretendo o gelo presente nas nuvens. Sem esse balanço de energias, a amplitude térmica em nosso planeta seria enorme: teríamos dias escaldantes e noites extremamente frias.

Apesar de serem responsáveis pelo equilíbrio térmico do planeta, os gases do efeito estufa são isolantes térmicos e agem como retentores de calor. Isso quer dizer que grande parte do calor que deveria escapar para fora da atmosfera terrestre, permanece na Terra, causando crescentes aumentos em sua temperatura média.

Exercícios resolvidos

1) Acerca do equilíbrio térmico, assinale as alternativas corretas, com V para verdadeiro e F para falso:

I - Para que ocorra o equilíbrio térmico, é necessário que a quantidade de calor contida nos corpos seja igual.

II - O equilíbrio térmico ocorre quando as temperaturas entre dois ou mais corpos igualam-se.

III - O calor sempre flui espontaneamente dos corpos mais quentes para os corpos de menor temperatura.

IV - Em um sistema termodinamicamente isolado, a soma das quantidades de calor é nula.

São verdadeiras:

a) Todas as alternativas

b) I, II e III

c) II, III e IV

d) III e IV

e) III e IV

Resolução:

Vamos analisar as alternativas:

I - FALSO. Nessa questão há um erro conceitual acerca do que é calor. Calor é a energia térmica em trânsito entre dois ou mais corpos que apresentem diferentes temperaturas. É errado dizer que um corpo contém calor, sendo o correto dizer que os corpos contêm energia interna.

II - VERDADEIRO. A condição de equilíbrio térmico diz que as temperaturas entre dois ou mais corpos devem ser iguais entre si.

III - VERDADEIRO. Essa é uma condição fundamental para o equilíbrio de energia. O calor sempre deve fluir de acordo com o gradiente de temperaturas: dos corpos mais quentes para os mais frios.

IV - VERDADEIRO. Os sistemas termodinamicamente fechados implicam que todas as trocas de calor ocorrem apenas entre os integrantes do sistema, nenhuma porção de calor escapa de seus limites.

Gabarito: Letra C

2) Duas porções de água pura, a primeira com massa m e temperatura de 50 ºC e a segunda com massa 2 m e temperatura de 20 ºC são misturadas em uma xícara que pode ser considerada um sistema fechado. Determine a temperatura de equilíbrio dessa mistura e assinale a alternativa que apresenta a reposta correta:

a) 60 ºC

b) 50 ºC

c) 30 ºC

d) 15 ºC

e) 10 ºC

Resolução:

Gabarito: Letra C

Como funciona a teoria do calórico?

Por que a teoria do calórico não consegue explicar o processo de aquecimento obtido com o atrito?

Como a física explica o equilíbrio térmico atingido após se misturarem duas amostras de água inicialmente à temperaturas diferentes?

Quando dizemos que uma mistura atingiu o equilíbrio térmico?