Termologia

A termologia é uma grande área da Física que engloba os conceitos de termometria, calorimetria e termodinâmica. Veja os conceitos estudados nesse ramo!

A termologia é um grande ramo da Física que estuda os fenômenos térmicos, como, por exemplo, o calor e a temperatura, a dilatação, a energia térmica, entre outros. Dessa forma, neste post você verá quais são os principais conceitos dessa área da Física. Além disso, verá suas principais áreas e muito mais. Confira!

Índice do conteúdo:

O que é Termologia

Por definição, a termologia é o ramo da Física que estuda os fenômenos relacionados ao calor e à temperatura. Dessa forma, ela é uma área muito abrangente. Afinal, todos os fenômenos estudados por ela, são separados em subdivisões. Para compreender esta área em sua totalidade, é preciso compreender os seus principais conceitos.

Principais conceitos da Termologia

Os principais conceitos da termologia estão relacionados com o calor, com a temperatura e a dilatação térmica. Contudo, cada um destes conceitos possuem suas particularidades. Dessa forma, veja mais sobre cada um deles a seguir.

Temperatura

A temperatura é a grandeza física que mede a energia cinética média das partículas de um sistema termodinâmico. Outra definição possível para este conceito é que a temperatura mede a energia cinética média por grau de liberdade em cada partícula de um sistema em equilíbrio térmico em um certo instante.

É importante notar que, rigorosamente, a temperatura deve ser considerada apenas quando um sistema está em equilíbrio térmico. Isto deve acontecer mesmo que o equilíbrio aconteça apenas por um curto intervalo de tempo.

Escalas termométricas

Para conseguir medir as temperaturas é necessário ter como base uma escala. Dessa forma, atualmente, três escalas termométricas são mais usadas. Veja mais detalhes sobre cada uma delas:

  • Celsius: ela também é conhecida como a escala centígrada e é baseada no sistema métrico. Seus pontos fixos são os pontos de fusão e ebulição da água;
  • Kelvin: é a chamada escala absoluta, visto que assume como ponto inicial a temperatura do zero absoluto e se baseia no grau de agitação das moléculas. Por isso, é a escala termométrica aceita pelo Sistema Internacional de Unidades;
  • Fahrenheit: esta escala é usada por poucos países atualmente. Por exemplo, os EUA e Belize.

As escalas termométricas medem o mesmo fenômeno. Porém, com medidas e fundamentos diferentes. Dessa maneira, é possível converter os valores obtidos entre cada uma delas. Veja a seguir como isso é feito:

Em que:

  • TK: temperatura. Medida em kelvin (K)
  • TF: temperatura. Medida em graus Fahrenheit (°F)
  • TC: temperatura. Medida em graus Celsius (°C)

Note que o valor dado em Kelvin não possui o termo “graus”. Além disso, quando a conversão acontece entre a escala Celsius e Kelvin, pode-se ignorar o denominador da fórmula acima.

Calor

Por definição, o calor é a energia térmica em trânsito entre os corpos. Dessa forma, ele vai sempre do mais quente para o mais frio. Contudo, essa transmissão acontece de três maneiras distintas. São elas: condução, irradiação e convecção. Veja mais sobre cada uma delas.

  • Condução: é a transmissão de calor nos sólidos. Ela acontece devido à troca de energia térmica entre cada molécula de um determinado corpo. Isso acontece sem haver transferência de matéria;
  • Convecção: é a transmissão de calor que acontece em gases e líquidos. Ela acontece devido às mudanças de densidade associadas à temperatura. Por exemplo, para a água e o ar, quanto maior a temperatura, menos denso a substância fica;
  • Irradiação: essa forma de transmissão de calor acontece por meio das ondas eletromagnéticas. Em específico, as infravermelhas. É a única que pode se propagar no vácuo e é por meio dela que o calor do Sol chega à Terra.

Independente da forma de transmissão de calor presente, ele fará a temperatura de um corpo variar. Contudo, há dois tipos de calor associados à mudança na energia interna de um corpo. Confira:

  • Calor sensível: quando o corpo recebe calor e sua temperatura varia, essa ação acontece devido ao calor sensível;
  • Calor latente: se a substância está na temperatura de mudança de fase, então, quem entra em ação é o calor latente.

Dilatação térmica

A dilatação térmica é o fenômeno que acontece quando há a variação de temperatura em um corpo. Com isso, seu tamanho também varia. Ela está relacionada à energia interna das moléculas do corpo.

No mundo real, todas as dilatações térmicas acontecem em três dimensões. Contudo, a fim de facilitar o entendimento e os cálculos, algumas vezes consideram-se apenas uma ou duas delas. Veja um pouco mais sobre cada tipo de dilatação.

  • Dilatação linear: essa dilatação acontece apenas em uma dimensão. Dessa forma, o coeficiente de dilatação associado a ela é chamado de coeficiente de dilatação linear e é representado pela letra grega alfa;
  • Dilatação superficial: essa é a dilatação em duas dimensões. Isto é, sobre uma área. Seu coeficiente de dilatação é representado pela letra grega beta e é equivalente ao dobro do coeficiente de dilatação linear;
  • Dilatação volumétrica: quando se considera a dilatação em três dimensões, ela acontece sobre todo o volume do corpo. Além disso, a letra grega que representa o coeficiente de dilatação volumétrica é o gama e ele equivale a três vezes o valor do coeficiente de dilatação linear.

A partir destes conceitos é possível delimitar as áreas da termologia. Então, que tal ver quais são elas e como elas são definidas?

Áreas da Termologia

A termologia é uma área muito grande da física. Por isso, ela costuma ser dividida em três ramos menores e mais específicos. São eles: termometria, calorimetria e termodinâmica. A seguir você vai ver um pouco mais sobre cada um deles.

Termometria

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A termometria é a responsável pelo estudo da temperatura e seus fenômenos. Por isso, essa área engloba os estudos das escalas termométricas, dilatação térmica, etc. Além disso, os instrumentos associados a essa área da Física são os termômetros.

Calorimetria

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A calorimetria é a parte da Física que estuda as situações que acontece a transferência de calor entre os corpos. Por isso, essa área engloba os estudos de mudanças de fase e transferências de calor. As quais podem acontecer por meio da condução, convecção e irradiação.

Termodinâmica

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A termodinâmica relaciona os fenômenos do trabalho mecânico e calor. Por isso, esse ramo da Física se relaciona com a teoria dinâmica dos gases e está intimamente ligado com vários conceitos de Física Moderna. Além disso, as três leis da termodinâmica são muito úteis para a compreensão dos processos da termologia. Esta área surgiu com a invenção das máquinas a vapor, como os trens.

Vídeos sobre termologia

Como a termologia é uma área muito grande da Física, é preciso conhecer a fundo cada uma dos seus ramos. Dessa forma, nos vídeos selecionados você vai poder aprender um pouco mais sobre cada um deles. Desde a termometria até a termodinâmica. Confira!

Escalas termométricas

Atualmente, três escalas termométricas são usadas ao redor do mundo. Elas são Kelvin, Celsius e Fahrenheit. Por isso, o professor Davi Oliveira do canal Física 2.0 explica cada uma delas e como é possível fazer a conversão de temperatura.

Quantidade de calor latente

O professor Marcelo Boaro explica o que é o calor latente. Para isso, o docente relembra o que são as mudanças de fase e quando elas acontecem. Dessa forma, Boaro delimita o que acontece durante a mudança de estado físico.

Primeira lei da Termodinâmica

A primeira lei da Termodinâmica é uma das mais importantes da Física. Ela relaciona a energia interna, o calor recebido e o trabalho mecânico. Para compreendê-la assista ao vídeo do professor Marcelo Boaro. Nele, o docente explica passo a passo o que é essa lei e como calculá-la.

A termologia é uma área muito grande da Física. Por isso, ela é muito cobrada em provas de grande escala como o Enem e vestibulares país afora. Dessa forma, para revisar tudo o que você já sabe, que tal ver mais algumas fórmulas de Física?

Referências

Física II: termodinâmica e ondas (2016) – Hugh D. Young et al. [sem link]
Física: Volume 2 (2008) – David Halliday et al.[sem link]
Curso de Física Básica: Volume 2 (2014) – Herch Moysés Nussenzveig. [sem link]

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Termologia. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/termologia. Acesso em: 12 de May de 2022.

Exercícios resolvidos

1. [URCA]

De acordo com a primeira lei da termodinâmica se, durante um processo isotérmico sofrido por um gás ideal de massa fixa, o gás libera uma quantidade de calor cujo módulo é de 50 cal então a variação de energia interna e o trabalho realizado pelo gás neste processo são, respectivamente:

a) 0 cal e 50 cal
b) 50 cal e 0 cal
c) 0 cal e 0 cal
d) 50 cal e -50 cal
e) 50 cal e 50 cal

Alternativa correta: A
Como se trata de uma transformação isotérmica de um gás ideal, temos que U = 0 e, então, Q = -W.

Além disso, o gás libera 50 cal de calor, assim, Q = -50 cal. Dessa forma, W = -50 cal. A resposta correta é a letra E: U = 0 e W = -50 cal.

2.

Analise as afirmações abaixo e assinale o que for correto:

I – A escala Celsius atribui 0° para o ponto de fusão do gelo e 100º para o ponto de ebulição da água;

II – O limite inferior para a escala Kelvin corresponde a -273°C;

III – 1°C equivale a 1°F.

Estão corretas:

a) I e II apenas.

b) I e III apenas.

c) I, II e III.

d) II e III apenas.

e) I apenas.

Alternativa correta: A
A afirmativa III é incorreta porque uma variação de 1º Celsius equivale a uma variação de 1,8°F.

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