Equilíbrio térmico

Rosimar Gouveia
Revisão por Rosimar Gouveia
Professora de Matemática e Física

O equilíbrio térmico acontece quando dois corpos - inicialmente em temperaturas diferentes - entram em contato e após um processo de transferência de calor, atingem a mesma temperatura.

O calor, nome dado à energia térmica na física, é sempre transferido do corpo mais quente para o corpo mais frio e quando os corpos atingem a mesma temperatura, o fluxo de calor entre eles é suspenso.

Se não houver troca de calor com o ambiente, a quantidade de calor perdida por um corpo é igual a quantidade de calor absorvida pelo outro.

Equilíbrio térmico

Imagem: ilustração de dois corpos em equilíbrio térmico após contato.

O mesmo pode acontecer com um corpo cujas partes estão em temperaturas diferentes. Quando o corpo todo atingir a mesma temperatura, ele estará em equilíbrio térmico.

Calor

Na linguagem do dia a dia, a palavra calor está relacionada à sensação em nosso corpo quando a temperatura é alta. Na física, o significado de calor é diferente. O calor, nesse caso, é a energia térmica em movimento.

Os corpos são compostos por partículas e o calor é determinado pelo grau de agitação dessas partículas. Ou seja, quanto maior a agitação de suas moléculas maior a energia térmica, ou calor.

O calor é medido em joule (J) ou caloria (cal). Caloria é a quantidade de energia necessária para elevar em 1°C, 1g de água. A relação entre essas unidades de medida é: 1 cal = 4,186 j.

Como acontece o equilíbrio térmico

Quando dois corpos estão em diferentes temperaturas, suas moléculas estão em diferentes graus de agitação. As moléculas do corpo de maior temperatura estão mais agitadas e o de menor temperatura, menos agitadas.

Ao entrarem em contato, o corpo de maior temperatura irá transferir energia térmica ao outro, até que ambos atinjam a mesma temperatura, o que chamamos de equilíbrio térmico. Para facilitar, vamos pensar em um exemplo:

Para fazer gelatina é preciso misturar o pó na água fervente e depois colocar a mesma quantidade de água em temperatura ambiente. A água que está a 100°C entrará em contato com a água em temperatura ambiente e transferirá calor, até que todo líquido do recipiente tenha a mesma temperatura.

Caso não houvesse troca de calor com o ambiente, a temperatura final seria exatamente a média das duas temperaturas. Veja o exemplo:

Água a 100°C + Água a 25°C = 125°C

Esse valor dividido por 2, seria igual a 62,5°. No entanto, como a mistura perde energia para o ambiente, essa temperatura, na prática, será um pouco menor.

O termômetro

Quando precisamos medir a temperatura corporal, utilizamos um termômetro. Esse aparelho nos indica a temperatura com equilíbrio termodinâmico entre o corpo e o termômetro.

Quando o termômetro atinge a mesma temperatura que nosso corpo ele cessa a transferência de calor e, em alguns casos, apita avisando que o fluxo cessou. E assim, sabemos se estamos com febre ou não.

Saiba mais temperatura.

Formas de transmissão de calor

A energia em forma de calor pode ser transmitida de um corpo a outro de três maneiras: condução, convecção e irradiação.

Condução

A condução ocorre quando a energia é transferida de molécula a molécula. As moléculas em maior agitação entram em contato com moléculas em menor agitação e aumentam a sua velocidade de movimento.

Se você segurar uma colher de metal em uma ponta e encostar sua outra ponta no fogo, em alguns instantes poderá queimar sua mão. Isso porque, as moléculas agitadas pelo fogo provocam a agitação das demais moléculas, levando energia térmica a todo o talher - aumentando sua temperatura.

Convecção

A convecção ocorre com substâncias gasosas ou líquidas, que transferem calor por meio de correntes circulares que se formam em razão da diferença de densidade das partes frias e quentes de uma substância.

É o caso de uma panela esquentando água. A parte da água que está mais próxima ao fogo esquentará antes, como a densidade da água quente é menor, ela subirá na panela e a parte da água mais fria irá para baixo, formando assim uma corrente circular de convecção.

Irradiação

Na irradiação não é necessário que haja contato entre os corpos para a energia se propagar, como ocorre na condução ou convecção. Nesse caso, a energia térmica é propagada de um corpo a outro por ondas eletromagnéticas. O corpo que recebe calor é chamado de receptor e o que emite, chama-se emissor.

É dessa forma que o sol aquece o planeta Terra. Como sabemos, o sol está muito distante da Terra, ou seja, não há contato. O calor que chega à Terra e garante a vida no planeta é transmitido por irradiação, por meio das ondas eletromagnéticas.

Veja também: calor e energia térmica.

Rosimar Gouveia
Revisão por Rosimar Gouveia
Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.
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