1. Termometria
1.1. Uma substância pode se apresentar em três estados físicos definidos (sólido, líquido, gás). Na realidade existem autores que consideram a existência de mais 3 ou 4 estados físicos que são pouco estudados no meio acadêmico . São eles; Plasma, Condensado de Bose-Einstein e o Gás Fermiônico. Sabendo disso iremos definir os 3 principais estados físicos de uma substância apontando suas principais “características”.
1.1.1. Estado sólido
1.1.1.1. Uma substância que se encontra no estado sólido possui forma definida, independendo do recipiente em que ela é colocada; Ex: Um gelo estando em um copo ou em uma jarra manterá sua forma, ao mesmo tempo também possui volume invariável. Entre suas moléculas agem intensas forças coesivas justificando sua estrutura molecular, onde as mesmas se encontram mais próximas uma das outras.
1.1.2. Estado líquido
1.1.2.1. Nesse estado a substância assume uma forma de acordo com o recipiente em que é colocada. Assim como o sólido o estado líquido possui volume invariável. Suas moléculas estão mais “livres” em relação ao estado sólido.
1.1.3. Estado Gasoso
1.1.3.1. No estado gasoso suas moléculas se encontram totalmente separadas uma das outras. Sua forma e volume são definidas unicamente em relação ao recipiente que a contém.
1.1.4. A termometria é uma parte da termologia que estuda a temperatura e suas formas pelas quais a mesma pode ser medida. Antes de entrarmos na termometria propriamente dita, iremos definir os estados de agregação molecular de uma substância.
1.2. Graduação de um Termômetro
1.2.1. 1º Ponto fixo =Ponto de Fusão do Gelo (corresponde a 0 ºC a um 1 atm)
1.2.2. 2º Ponto Fixo = Ponto de Ebulição da água (corresponde a 100 ºC a um 1 atm)
1.2.3. Escala Fahrenheit ( Utilizada em países de língua inglesa) 1º ponto Fixo: 32 2º ponto Fixo: 212 Escala Kelvin (é a escala de temperatura do SI) 1º ponto Fixo: 273 2º ponto Fixo: 373
2. Calorimetria é a parte da física que estuda os fenômenos relacionados as trocas de energia térmica. Essa energia em trânsito é chamada de calor e ocorre devido a diferença de temperatura entre os corpos.
3. Calorimetria
3.1. Calorimetria é a parte da física que estuda os fenômenos relacionados as trocas de energia térmica. Essa energia em trânsito é chamada de calor e ocorre devido a diferença de temperatura entre os corpos.
3.2. Calor
3.2.1. O calor representa a energia transferida de um corpo para um outro, em função unicamente da diferença de temperatura entre eles. Esse transporte de energia, na forma de calor, sempre ocorre do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura.
3.3. Princípios básicos da calorimetria
3.3.1. Calor específico (c): É a quantidade de calor necessária para elevar em 1°C a temperatura de 1 grama de uma substância. Cada material tem um calor específico característico. A unidade é geralmente J/(g°C) J/(g°C).
3.3.2. Calor sensível: Esse é o calor responsável por alterar a temperatura de um corpo sem mudar seu estado físico. A quantidade de calor sensível 𝑄 Q é calculada pela fórmula: 𝑄 = m . c . ΔT
3.3.3. Calor latente: Esse é o calor necessário para mudar o estado físico de uma substância (como fusão ou vaporização) sem mudar sua temperatura. A quantidade de calor latente 𝑄 Q é dada por: Q = m . L
4. Teoria do Calor
4.1. Conceitos Básicos da Teoria do Calor
4.1.1. Calor específico (c): Refere-se à quantidade de calor necessária para elevar em 1°C a temperatura de 1 grama de uma substância. Esse valor varia conforme o material.
4.1.2. Calor: É a energia térmica em trânsito que passa de um corpo a outro em função de uma diferença de temperatura entre eles. O calor flui naturalmente de um corpo mais quente para um mais frio até que ambos alcancem a mesma temperatura, o que chamamos de equilíbrio térmico. A unidade de medida do calor no Sistema Internacional é o joule (J), mas o calor também é frequentemente medido em calorias (cal).
4.1.3. Temperatura: É uma grandeza física que quantifica o grau de agitação térmica das moléculas de um corpo. A temperatura é medida em graus Celsius (°C), Kelvin (K) ou Fahrenheit (°F), dependendo do sistema de referência.
4.1.4. Energia térmica: É a soma das energias cinéticas das partículas de um sistema. Quanto maior a temperatura de um corpo, maior é a sua energia térmica.
4.2. Princípios Fundamentais
4.2.1. Primeira Lei da Termodinâmica: Essa lei afirma que a energia total de um sistema isolado é constante. Em outras palavras, a quantidade de calor transferida para um sistema pode ser transformada em trabalho ou armazenada como energia interna, mas não se perde ou cria. Em uma fórmula simplificada: ΔU = Q - W
4.2.1.1. Lei Zero da Termodinâmica: Se dois sistemas estão em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estão em equilíbrio térmico entre si. Essa lei define a base para a medição de temperatura e o conceito de equilíbrio térmico.
4.3. Formas de Transferência de Calor
4.3.1. Condução: É a transferência de calor por meio do contato direto entre moléculas. Ocorre principalmente em sólidos, onde as moléculas vibram e transmitem energia para as vizinhas. Um exemplo é o aquecimento de uma colher de metal em uma panela quente.
4.3.2. Convecção: É a transferência de calor por meio do movimento de fluidos (líquidos ou gases). Ocorre quando há diferenças de temperatura em uma substância, resultando em correntes de convecção que redistribuem o calor. Um exemplo clássico é o aquecimento da água em uma panela, onde a água quente sobe e a fria desce.
4.3.3. Irradiação (ou Radiação Térmica): É a transferência de calor por ondas eletromagnéticas, como a luz infravermelha. Diferentemente dos outros modos, a irradiação não depende de um meio material, podendo ocorrer até no vácuo, como no caso da energia solar que chega até a Terra.