{"id":52658,"date":"2023-04-24T18:30:00","date_gmt":"2023-04-24T21:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ufrgs.br\/amlef\/?p=52658"},"modified":"2023-08-04T15:32:12","modified_gmt":"2023-08-04T18:32:12","slug":"termodinamica-para-onde-vai-o-calor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ufrgs.br\/amlef\/2023\/04\/24\/termodinamica-para-onde-vai-o-calor\/","title":{"rendered":"Termodin\u00e2mica: para onde vai o Calor?"},"content":{"rendered":"\n
Figura 1. Ilus\u00adtra\u00ad\u00e7\u00e3o da Eol\u00ed\u00adpila de Heron. Fonte: Dom\u00ednio P\u00fablico, via Wiki\u00adme\u00addia Commons<\/a>.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A Ter\u00admo\u00addi\u00adn\u00e2\u00admica come\u00e7ou a ser pensada e desen\u00advol\u00advida por motivos pr\u00e1\u00adti\u00adcos: cons\u00adtruir m\u00e1qui\u00adnas capazes de dimi\u00adnuir o esfor\u00e7o colo\u00adcado em diver\u00adsos tipos de tra\u00adba\u00adlhos. Por volta de 5.000 anos atr\u00e1s o ser humano j\u00e1 pensava sobre a Ter\u00admo\u00addi\u00adn\u00e2\u00admica, asso\u00adci\u00adando o calor ao fogo e brin\u00adcando com m\u00e1qui\u00adnas t\u00e9r\u00admi\u00adcas, como a Eol\u00ed\u00adpila de Heron (10 EC a 80 EC). Apesar da no\u00e7\u00e3o dessa forma de energia ser muito antiga, sua apli\u00adca\u00ad\u00e7\u00e3o ao tra\u00adba\u00adlho, de fato, veio apenas cerca de 400 anos atr\u00e1s, ainda no s\u00e9culo XVII, quando Otto von Gue\u00adricke pro\u00adje\u00adtou o pri\u00admeiro motor do mundo. \u00c9 claro que, muito antes disso, domi\u00adna\u00admos o fogo e apli\u00adca\u00admos seu poder \u00e0 culi\u00adn\u00e1\u00adria e \u00e0 viol\u00eancia.<\/p>\n\n\n\n

Abor\u00adda\u00adre\u00admos aqui uma \u00e1rea da f\u00edsica de natu\u00adreza feno\u00adme\u00adno\u00adl\u00f3\u00adgica: suas leis s\u00e3o essen\u00adci\u00adal\u00admente base\u00ada\u00addas em expe\u00adri\u00admen\u00adtos. Quando falamos em Ter\u00admo\u00addi\u00adn\u00e2\u00admica, nos refe\u00adri\u00admos a quan\u00adti\u00adda\u00addes men\u00adsu\u00adr\u00e1\u00adveis como Volume, Press\u00e3o e Tem\u00adpe\u00adra\u00adtura. Os avan\u00e7os te\u00f3\u00adri\u00adcos nessa \u00e1rea, contra-intui\u00adti\u00adva\u00admente, s\u00e3o essen\u00adci\u00adal\u00admente abs\u00adtra\u00adtos, como veremos a seguir, tra\u00adtando de gran\u00adde\u00adzas como Energia e Entropia. <\/p>\n\n\n\n

Figura 2. AMLEF095<\/a> \u2014 Term\u00f4\u00adme\u00adtro Dife\u00adren\u00adcial de Leslie, para ana\u00adli\u00adsar dife\u00adren\u00ad\u00e7as de temperatura. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A sen\u00adsa\u00ad\u00e7\u00e3o de \u201ccalor e frio\u201d s\u00e3o intr\u00edn\u00adse\u00adcas ao ser humano e, por isso, nos acom\u00adpa\u00adnham por toda nossa exis\u00adt\u00ean\u00adcia, mas elas podem nos enganar, basta fazer um simples expe\u00adri\u00admento uti\u00adli\u00adzando 3 potes e \u00e1gua. A medida de tem\u00adpe\u00adra\u00adtura n\u00e3o \u00e9 algo t\u00e3o trivial. Con\u00adsi\u00addera-se Fil\u00e3o de Biz\u00e2n\u00adcio, no s\u00e9culo III AEC, teria criado uma pri\u00admeira vers\u00e3o de um meca\u00adnismo para medir vari\u00ada\u00ad\u00e7\u00e3o de tem\u00adpe\u00adra\u00adtura, pos\u00adte\u00adri\u00ador\u00admente revi\u00adsi\u00adtado por Galileu e outros cien\u00adtis\u00adtas do in\u00edcio da Idade Moderna. Cer\u00adta\u00admente outros meca\u00adnis\u00admos simi\u00adla\u00adres foram desen\u00advol\u00advi\u00addos na \u00c1frica e \u00c1sia, mas os regis\u00adtros que temos t\u00eam sua origem na Europa. Foi no s\u00e9culo XVIII que um m\u00e9dico e qu\u00edmico chamado Joseph Black deu origem ao termo \u201cCalor\u201d, que seria um fluido de peso des\u00adpre\u00adz\u00ed\u00advel que poderia pene\u00adtrar todos os corpos mate\u00adri\u00adais, de modo que suas tem\u00adpe\u00adra\u00adtu\u00adras aumentem. <\/p>\n\n\n\n

A ideia de Calor como um fluido con\u00adti\u00adnuou sendo uti\u00adli\u00adzada por d\u00e9cadas por um dos maiores nomes da Ter\u00admo\u00addi\u00adn\u00e2\u00admica: Sadi Carnot. Ele criou uma ana\u00adlo\u00adgia sobre o fun\u00adci\u00ado\u00adna\u00admento do motor a vapor que comparava\u2011a com um de uma roda d\u2019\u00e1gua, na qual o tra\u00adba\u00adlho \u00e9 rea\u00adli\u00adzado pela queda de \u00e1gua de uma altura maior para uma altura menor. Isso levou Carnot a con\u00adcluir que a quan\u00adti\u00addade de energia mec\u00e2\u00adnica gerada \u00e9 pro\u00adpor\u00adci\u00ado\u00adnal \u00e0 dife\u00adren\u00e7a entre as tem\u00adpe\u00adra\u00adtu\u00adras da cal\u00addeira e do con\u00adden\u00adsa\u00addor do motor, assim como no exemplo ante\u00adrior, por\u00e9m subs\u00adti\u00adtuindo a tem\u00adpe\u00adra\u00adtura por dife\u00adren\u00e7a de altura. Essa ana\u00adlo\u00adgia mais tarde seria reco\u00adnhe\u00adcida como o in\u00edcio da for\u00admu\u00adla\u00ad\u00e7\u00e3o da Segunda Lei da Termodin\u00e2mica.<\/p>\n\n\n\n

O in\u00edcio da visu\u00ada\u00adli\u00adza\u00ad\u00e7\u00e3o do Calor como uma forma de energia, ao inv\u00e9s de uma subs\u00adt\u00e2n\u00adcia mate\u00adrial, s\u00f3 foi ocorrer no ano de 1798, quando o enge\u00adnheiro militar Ben\u00adja\u00admin Thomp\u00adson apre\u00adsen\u00adtou a ideia de Calor como uma forma de movi\u00admento interno de um corpo mate\u00adrial, e que era pro\u00adpor\u00adci\u00ado\u00adnal \u00e0 energia mec\u00e2\u00adnica. A con\u00adcei\u00adtu\u00ada\u00adli\u00adza\u00ad\u00e7\u00e3o de Energia, a partir de medidas con\u00adcre\u00adtas, e o estudo da sua trans\u00adfor\u00adma\u00ad\u00e7\u00e3o \u00e9 o que forma a Ter\u00admo\u00addi\u00adn\u00e2\u00admica (do grego, therme<\/em> sig\u00adni\u00adfica calor e dynamis<\/em> pot\u00ean\u00adcia, ou poder), ou seja, a din\u00e2\u00admica das pro\u00adpri\u00ade\u00adda\u00addes t\u00e9rmicas.<\/p>\n\n\n\n

Experimente em casa: Frio ou Quente? Sabemos diferenciar?<\/h2>\n\n\n\n
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  1. Pre\u00adpa\u00adra\u00ad\u00e7\u00e3o:\n