Termodinâmica I · Episódio 1

O ar que congela o termômetro

Temperatura, equilíbrio térmico e lei zero

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 11 / 19

O caso

Termômetro de parede parado em −89,2 °C, com a marca do mercúrio sólido em −38,83 °C

Vostok, Antártida · 21/07/1983, a 3 488 m de altitude
ar a −89,2 °C: recorde medido na superfície
uma semana de céu limpo, ar parado, vento fraco
mercúrio sólido a −38,83 °C · estação mede com álcool

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 12 / 19

O caso

Vostok, Antártida · 21/07/1983, a 3 488 m de altitude
ar a −89,2 °C: recorde medido na superfície
uma semana de céu limpo, ar parado, vento fraco
mercúrio sólido a −38,83 °C · estação mede com álcool

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 12 / 19

O caso

Vostok, Antártida · 21/07/1983, a 3 488 m de altitude
ar a −89,2 °C: recorde medido na superfície
uma semana de céu limpo, ar parado, vento fraco
mercúrio sólido a −38,83 °C · estação mede com álcool

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 12 / 19

O caso

Vostok, Antártida · 21/07/1983, a 3 488 m de altitude
ar a −89,2 °C: recorde medido na superfície
uma semana de céu limpo, ar parado, vento fraco
mercúrio sólido a −38,83 °C · estação mede com álcool

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 12 / 19

Pergunta do episódio

O que, afinal, um termômetro mede — e o que a mão sente?

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 13 / 19

Conceito 1 — A mão não mede

Três bacias a 0, 30 e 45 °C: a do meio parece quente e fria ao mesmo tempo

experiência de Locke (1690): três bacias
pele registra diferença e sentido do calor
"quente" é calor entrando · "frio" é calor saindo

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 14 / 19

Conceito 1 — A mão não mede

experiência de Locke (1690): três bacias
pele registra diferença e sentido do calor
"quente" é calor entrando · "frio" é calor saindo

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 14 / 19

Conceito 1 — A mão não mede

experiência de Locke (1690): três bacias
pele registra diferença e sentido do calor
"quente" é calor entrando · "frio" é calor saindo

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 14 / 19

Exemplo resolvido — as bacias de Locke

Água a 30 °C; uma mão vem a 0 °C, a outra a 45 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

mão 1 sente quente · mão 2 sente fria

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 15 / 19

Exemplo resolvido — as bacias de Locke

Água a 30 °C; uma mão vem a 0 °C, a outra a 45 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

mão 1 sente quente · mão 2 sente fria

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 15 / 19

Exemplo resolvido — as bacias de Locke

Água a 30 °C; uma mão vem a 0 °C, a outra a 45 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

mão 1 sente quente · mão 2 sente fria

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 15 / 19

Conceito 2 — Equilíbrio térmico

Peças a 80 e 20 °C encostadas; depois, as duas a 50 °C

contato → troca de calor → valores param de mudar
temperatura: o número comum no equilíbrio
final sempre entre as duas iniciais · leva tempo

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 16 / 19

Conceito 2 — Equilíbrio térmico

contato → troca de calor → valores param de mudar
temperatura: o número comum no equilíbrio
final sempre entre as duas iniciais · leva tempo

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 16 / 19

Conceito 2 — Equilíbrio térmico

contato → troca de calor → valores param de mudar
temperatura: o número comum no equilíbrio
final sempre entre as duas iniciais · leva tempo

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 16 / 19

Exemplo resolvido — duas peças gêmeas

Duas peças iguais, mesmo metal, a 80 °C e 20 °C, numa caixa isolada

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

só vale para peças iguais

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 17 / 19

Exemplo resolvido — duas peças gêmeas

Duas peças iguais, mesmo metal, a 80 °C e 20 °C, numa caixa isolada

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

só vale para peças iguais

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 17 / 19

Exemplo resolvido — duas peças gêmeas

Duas peças iguais, mesmo metal, a 80 °C e 20 °C, numa caixa isolada

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

só vale para peças iguais

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 17 / 19

Conceito 3 — Lei zero

A em equilíbrio com C, B com C → A com B
C é o termômetro: compara sem juntar
mesma temperatura não é mesma energia térmica

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 18 / 19

Conceito 3 — Lei zero

A em equilíbrio com C, B com C → A com B
C é o termômetro: compara sem juntar
mesma temperatura não é mesma energia térmica

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 18 / 19

Conceito 3 — Lei zero

A em equilíbrio com C, B com C → A com B
C é o termômetro: compara sem juntar
mesma temperatura não é mesma energia térmica

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 18 / 19

Exemplo resolvido — leite e banho

Termômetro: 38 °C no leite, 38 °C na água do banho

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

misturados, não trocam calor

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 19 / 19

Exemplo resolvido — leite e banho

Termômetro: 38 °C no leite, 38 °C na água do banho

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

misturados, não trocam calor

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 19 / 19

Exemplo resolvido — leite e banho

Termômetro: 38 °C no leite, 38 °C na água do banho

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

misturados, não trocam calor

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 19 / 19

Conceito 4 — O termômetro

Termômetros de coluna, de resistência e de cor

só conhece a própria temperatura
propriedade termométrica: coluna, resistência, cor, pressão
ler só com a coluna parada

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 110 / 19

Conceito 4 — O termômetro

só conhece a própria temperatura
propriedade termométrica: coluna, resistência, cor, pressão
ler só com a coluna parada

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 110 / 19

Conceito 4 — O termômetro

só conhece a própria temperatura
propriedade termométrica: coluna, resistência, cor, pressão
ler só com a coluna parada

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 110 / 19

Exemplo resolvido — a folga do álcool

Álcool solidifica a −114 °C; ar de Vostok a −89,2 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 25 °C de folga

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 111 / 19

Exemplo resolvido — a folga do álcool

Álcool solidifica a −114 °C; ar de Vostok a −89,2 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 25 °C de folga

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 111 / 19

Exemplo resolvido — a folga do álcool

Álcool solidifica a −114 °C; ar de Vostok a −89,2 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 25 °C de folga

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 111 / 19

Conceito 5 — Calor × temperatura

Barra de calor de A negativa, de B positiva, mesmo tamanho

calor: energia em trânsito, do mais quente ao mais frio
J ou cal:

: recebe
: cede · corpo não tem calor

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 112 / 19

Exemplo resolvido — o que sai, entra

Na caixa isolada, B recebe 2 000 J de A

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

A cede

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 113 / 19

Exemplo resolvido — o que sai, entra

Na caixa isolada, B recebe 2 000 J de A

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

A cede

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 113 / 19

Exemplo resolvido — o que sai, entra

Na caixa isolada, B recebe 2 000 J de A

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

A cede

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 113 / 19

Conceito 6 — Frio não entra

Neve sob céu limpo: energia do chão encolhe noite após noite

chão irradia para o céu sem nuvem
nada devolve: semana inteira de saída
chão → ar → termômetro: três equilíbrios em cadeia

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 114 / 19

Conceito 6 — Frio não entra

chão irradia para o céu sem nuvem
nada devolve: semana inteira de saída
chão → ar → termômetro: três equilíbrios em cadeia

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 114 / 19

Conceito 6 — Frio não entra

chão irradia para o céu sem nuvem
nada devolve: semana inteira de saída
chão → ar → termômetro: três equilíbrios em cadeia

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 114 / 19

Exemplo resolvido — abaixo do mercúrio

Mercúrio já sólido; álcool ainda líquido em −89,2 °C

Mercúrio solidifica a −38,83 °C; ar a −89,2 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 115 / 19

Exemplo resolvido — abaixo do mercúrio

Mercúrio solidifica a −38,83 °C; ar a −89,2 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 115 / 19

Exemplo resolvido — abaixo do mercúrio

Mercúrio solidifica a −38,83 °C; ar a −89,2 °C

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 115 / 19

Radar ENEM