Conceitos iniciais (temperatura e calor)
Os Estados da matéria
As substâncias, de acordo com sua forma e volume, podem apresentar-se em três estados: sólido, líquido ou gasoso.
Sólidos
Líquidos
Gasosos
Observação: A água pode aparecer, na natureza, separados ou simultaneamente em seus em seus
três estados: sólido, líquido ou gasoso.
Temperatura ou estado térmico de um corpo
A
temperatura
(estado
térmico) de um corpo está
relacionada à energia
cinética média
de suas moléculas devido aos seus movimentos vibratórios.
A cada
estado térmico associa-se uma dada temperatura e
quanto maior
a energia cinética das moléculas, maior será o movimento
vibratório das moléculas e consequentemente maior será a
temperatura do corpo e vice versa.
Calor
Quando dois ou mais corpos que estão a temperaturas diferentes são colocados em contato, ocorrerá uma transferência de energia do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura.
Essa transferência de energia ocorre até que os dois corpos tenham a mesma temperatura (mesmo estado térmico, mesmo nível de vibração das moléculas).
Essa transferência de energia recebe o nome de calor.
Equilíbrio térmico
Considere duas substâncias P e Q, isoladas e a temperaturas diferentes tal que tP > tQ, ou seja, as moléculas de P vibram com maior intensidade que as moléculas de Q.
Quando essas substâncias entram em contato, haverá uma série de choques das moléculas de P com as de Q e, portanto, uma transferência de energia cinética das moléculas de P para as de Q, que terão seu movimento vibratório e consequentemente sua temperatura aumentadas.
Essa transferência de energia ocorre até que as moléculas de ambas as substâncias apresentem a mesma temperatura que é denominada temperatura de equilíbrio térmico. Exemplo:
Quando
você cozinha vários ovos e quer esfriá-los você pode colocá-los
num recipiente com água fria.
Verificará que, após certo tempo de contato, os ovos, a água e o recipiente terão a mesma temperatura, ou seja, foi atingida a temperatura de equilíbrio térmico.
Lei Zero da Termodinâmica
O que você deve saber, informações e dicas
A transferência de energia (calor) ocorre até que as moléculas de todas as substâncias que estão em contato térmico apresentem a mesma temperatura que é denominada temperatura de equilíbrio térmico. Exemplo:
Dois corpos em equilíbrio térmico com um terceiro, estarão em equilíbrio térmico entre si
Exercícios de vestibulares com resolução comentada sobre
calor e temperatura
01-(CEFET-SP) Calor é:
a) energia em trânsito de um corpo para outro, quando entre eles há diferença de temperatura
b) medido em graus Celsius
c) uma forma de energia que não existe nos corpos frios
d) uma forma de energia que se atribui aos corpos quentes
e) o mesmo que temperatura
02-(PUCCAMP-SP) Sobre o conceito de calor pode-se afirmar que se trata de uma:
a) medida da temperatura do sistema.
b) forma de energia em trânsito.
c) substância fluida.
d) quantidade relacionada com o atrito.
e) energia que os corpos possuem.
03-(UFP-RS) Considere as afirmações a seguir:
I. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, ambos possuem a mesma quantidade de calor.
II. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, ambos possuem a mesma temperatura.
III. Calor é transferência de temperatura de um corpo para outro.
IV. Calor é uma forma de energia em trânsito
Das afirmações acima, pode-se dizer que:
a) I, II, III e IV são corretas
b) I, II, III são corretas
c) I, II e IV são corretas
d) II e IV são corretas
e) II e III são corretas
04-(OSEC-SP) O fato de o calor passar de um corpo para outro deve-se a:
a) quantidade de calor existente em cada um.
b) diferença de temperatura entre eles.
c) energia cinética total de suas moléculas.
d) o número de calorias existentes em cada um.
e) nada do que se afirmou acima é verdadeiro.
05-(AFA-SP) Assinale a alternativa que define corretamente calor.
a)
Trata-se de um sinônimo de temperatura em um sistema.
b) É uma
forma de energia contida no sistema.
c) É uma energia em
trânsito, de um sistema a outro, devido à diferença de temperatura
entre eles.
d) É uma forma de energia superabundante nos corpos
quentes.
e) É uma forma de energia em trânsito do corpo mais
frio para o corpo mais quente.
06-(PUC-MG)
Se
ocorre troca de calor entre dois corpos, é correto dizer que, no
início desse processo, são diferentes:
a) Suas massas.
b) Suas capacidades térmicas.
c) Seus calores específicos.
d) Suas temperaturas.
07-(UFV-MG) Quando dois corpos de materiais diferentes estão em equilíbrio térmico, isolados do meio ambiente, pode-se afirmar que:
a) o mais quente é o que possui menor massa.
b) apesar do contato, suas temperaturas não variam.
c) o mais quente fornece calor ao mais frio.
d)
o mais frio fornece calor ao mais quente
e) suas temperaturas
dependem de suas densidades
08-(MACKENZIE-SP) O célebre físico irlandês William Thomson, que ficou mundialmente conhecido pelo título de lorde Kelvin.
Entre tantos trabalhos que desenvolveu "criou" a escala termométrica absoluta. Essa escala, conhecida por escala Kelvin, consequentemente não admite valores negativos, e para tanto, estabeleceu como zero o estado de repouso molecular. Conceitualmente sua colocação é consistente, pois a temperatura de um corpo se refere à medida:
a) da quantidade de movimento das moléculas do corpo.
b) da quantidade de calor do corpo.
c) da energia térmica associada ao corpo.
d) da energia térmica das moléculas do corpo.
e) do grau de agitação das moléculas do corpo.
09-(FEI-SP) Um sistema isolado termicamente do meio possui três corpos, um de ferro, um de alumínio e outro de cobre.
Após um certo tempo verifica-se que as temperaturas do ferro e do alumínio aumentaram. Podemos concluir que:
a)
o corpo de cobre também aumentou a sua temperatura.
b) o corpo de
cobre ganhou calor do corpo de alumínio e cedeu calor para o corpo
de ferro.
c) o corpo de cobre cedeu calor para o corpo de alumínio
e recebeu calor do corpo de ferro.
d) o corpo de cobre permanece
com a mesma temperatura.
e) o corpo de cobre diminuiu a sua
temperatura.
10- (FATEC-SP) Um sistema A está em equilíbrio térmico com outro B e este não está em equilíbrio térmico um outro C. Então, podemos dizer que:
a) os sistemas A e C possuem a mesma quantidade de calor.
b) a temperatura de A é diferente da de B.
c) os sistemas A e B possuem a mesma temperatura.
d) a temperatura de B é diferente da de C, mas C pode ter temperatura igual à do sistema A.
e) nenhuma das anteriores.
11-(UEPB-PB)
Numa aula de Física, um aluno é convocado para explicar fisicamente
o que acontece quando um pedaço de ferro quente é colocado dentro
de recipiente contendo água fria. 
Ele declara: “ o ferro é quente porque contém muito calor.
A água é mais fria que o ferro porque contém menos calor que ele. Quando os dois ficam juntos, parte do calor contido no ferro passa para a água, até que eles fiquem com o mesmo nível de calor... e, é aí que eles ficam em equilíbrio”. Tendo como referência as declarações do aluno e considerando os conceitos cientificamente corretos, analise as seguintes proposições:
I. Segundo o conceito atual de calor, a expressão: “ O ferro é quente porque contém muito calor”, está errada.
II. Em vez de declarar: “... parte do calor contido no ferro passa para a água”, o aluno deveria dizer que “ existe uma transferência de temperatura entre eles”.
III. “ ... até que eles fiquem com o mesmo nível de calor...e, aí é que eles ficam em equilíbrio” ´correto, pois quando dois corpos atingem o equilíbrio térmico seu calores específicos se igualam.
Assinale a alternativa correta:
a) Todas as proposições são verdadeiras
b) Apenas a proposição I é verdadeira
c) Apenas a proposição II é verdadeira
d) Apenas a proposição III é verdadeira
e) Apenas as proposições I e III são verdadeiras.
12-(UFRGS) Para que dois corpos possam trocar calor é necessário que:
I
- estejam a diferentes temperaturas.
II - tenham massas
diferentes.
III - exista um meio condutor de calor entre eles.
Dessas afirmações, é (são) correta(s)?
a) apenas a I.
b) apenas a II.
c) apenas a I e a II.
d) apenas a I e a III.
e) todas.
13-(UFSCAR-SP) Dois corpos A e B, de massas mA e mB, estão inicialmente às temperaturas tA e tB, respectivamente, com tA ≠ tB. Num dado instante, eles são postos em contato térmico. Após atingir o equilíbrio térmico, teremos:
14-(UFB) Um termômetro é encerrado dentro de um bulbo de vidro onde se faz vácuo. Suponha que o vácuo seja perfeito e que o termômetro esteja marcando a temperatura ambiente, 25°C. Depois de algum tempo, a temperatura ambiente se eleva a 30°C. Observa-se, então, que a marcação do termômetro
a) eleva-se também, e tende a atingir o equilíbrio térmico com o ambiente.
b) mantém-se a 25°C, qualquer que seja a temperatura ambiente.
c) tende a reduzir-se continuamente, independente da temperatura ambiente.
d) vai se elevar, mas nunca atinge o equilíbrio térmico com o ambiente.
e) tende a atingir o valor mínimo da escala do termômetro.
15-(UNESP-SP) Quando uma enfermeira coloca um termômetro clínico de mercúrio sob a língua
de
um paciente, por exemplo ela sempre aguarda algum tempo antes de
fazer a sua leitura. Esse intervalo de tempo é necessário.
a)
para que o termômetro entre em equilíbrio térmico com o corpo do
paciente.
b) para que o mercúrio, que é muito
pesado, possa subir pelo tubo capilar.
c) para que o
mercúrio passe pelo estrangulamento do tubo capilar.
d)
devido à diferença entre os valores do calor específico do
mercúrio e do corpo humano.
e) porque o coeficiente
de dilatação do vidro é diferente do coeficiente de dilatação do
mercúrio.
16-(UNIFESP-SP) O SI (Sistema Internacional de unidades) adota como unidade de calor o joule, pois calor é energia. No entanto, só tem sentido falar em calor como energia em trânsito, ou seja, energia que se transfere de um corpo a outro em decorrência da diferença de temperatura entre eles. Assinale a afirmação em que o conceito de calor está empregado corretamente.
a) A temperatura de um corpo diminui quando ele perde parte do calor que nele estava armazenado.
b) A temperatura de um corpo aumenta quando ele acumula calor.
c) A temperatura de um corpo diminui quando ele cede calor para o meio ambiente.
d) O aumento da temperatura de um corpo é um indicador de que esse corpo armazenou calor.
e) Um corpo só pode atingir o zero absoluto se for esvaziado de todo o calor nele contido.
17- (CFT-SC-010) Em nossas casas, geralmente são usados piso de madeira ou de borracha em
quartos e piso cerâmico na cozinha. Por que sentimos o piso cerâmico mais gelado?
a) Porque o piso de cerâmica está mais quente do que o piso de madeira, por isso a sensação de mais frio no piso cerâmico.
b) Porque o piso de cerâmica está mais gelado do que o piso de madeira, por isso a sensação de mais frio no piso cerâmico.
c) Porque o piso de cerâmica no quarto dá um tom menos elegante.
d) Porque o piso de madeira troca menos calor com os nossos pés, causando-nos menos sensação de frio.
e) Porque o piso de cerâmica tem mais área de contato com o pé, por isso nos troca mais calor, causando sensação de frio.
18-(FGV-SP)
Em relação ao conceito de temperatura, analise:
I. É possível atribuir uma temperatura ao vácuo ideal.
II. Dois corpos que possuem a mesma energia térmica possuem necessariamente a mesma temperatura.
III. A temperatura é uma grandeza macroscópica.
IV. Quando um corpo recebe calor, sua temperatura necessariamente aumenta.
Está correto apenas o contido em
19-(UFF-RJ)
Quando se retira uma garrafa de vidro com água de uma geladeira, depois de ela ter ficado lá por
algum
tempo, veem-se gotas d’água se formando na superfície externa da
garrafa.
Isso acontece graças, principalmente, à
a) condensação do vapor de água dissolvido no ar ao encontrar uma superfície à temperatura mais baixa.
b) diferença de pressão, que é maior no interior da garrafa e que empurra a água para seu exterior.
c) porosidade do vidro, que permite a passagem de água do interior da garrafa para sua superfície externa.
d) diferença de densidade entre a água no interior da garrafa e a água dissolvida no ar, que é provocada pela diferença de temperaturas.
e) condução de calor através do vidro, facilitada por sua porosidade.
20-(CPS-SP)
Você já pensou em passar a noite em uma geladeira ou dormir sobre uma grande pedra de gelo?
Apesar de essa ideia ser assustadora, já existem hotéis feitos de gelo que são como imensos iglus. O primeiro hotel de gelo do mundo, o Ice, fica na Suécia. Esse hotel possui paredes, camas, mesas e tudo o que existe em um hotel normal, só que de gelo. Não há como não se impressionar.
A inusitada construção é branca, transparente e costuma durar apenas o período do inverno, porque depois o gelo se derrete.
Numa noite, verificou-se que a temperatura externa era muito mais baixa que a temperatura do interior do hotel Ice.
A diferença de temperatura entre o interior do hotel e seu exterior se deve ao fato de o gelo apresentar um valor baixo para
a) o calor específico.
b) a capacidade térmica.
c) o coeficiente de atrito.
d) o coeficiente de dilatação térmica.
e) a constante de condutibilidade térmica.
21-(UFT-TO)
Para um aumento de temperatura observa-se que a maioria das substâncias dilata-se, isto é, aumenta de volume. Porém, o mesmo não ocorre com a água em estado líquido, que apresenta comportamento anômalo entre 0 °C e 4 °C, ou seja, neste intervalo de temperatura o volume da água diminui. Por outro lado, quando a água é aquecida acima de 4 °C seu volume aumenta à medida que a temperatura aumenta. O gráfico abaixo ilustra a variação do volume com o aumento da temperatura para 1g (um grama) de água.
Considerando o gráfico acima, assinale a alternativa que apresenta a CORRETA variação da densidade em função da temperatura, para 1 grama de água.
Resolução comentada dos exercícios de vestibulares sobre
Temperatura e calor
01- R- A --- veja teoria
02- R- B --- veja teoria
03- I – Falsa --- possuem a mesma temperatura
II – Correto --- vide I
III – Falsa --- é transferência de energia
IV – Correta --- veja teoria
R- D
04- R- B --- veja teoria
05- R- C --- veja teoria
06- R- D --- veja teoria
07-Apesar do contato eles têm a mesma temperatura, pois estão em equilíbrio térmico --- R- B
08- R- E --- veja teoria
09- Se eles estão termicamente isolados, o corpo de cobre forneceu calor para os outros dois e, consequentemente, sua temperatura diminuiu --- R- E
10- R- C --- veja teoria
11- I. Verdadeira --- a expressão está errada, o ferro tem maior temperatura.
II. Errada --- deveria dizer que existe uma transferência de energia entre eles.
III. Errada --- até que suas temperaturas se igualem
R- B
12- R- A --- veja teoria
13- R- C --- veja teoria
14- O calor se transmite por meio de ondas eletromagnéticas. Ocorre tanto no vácuo quanto em certos meios materiais como, por exemplo, no ar --- R- A
15- R- A --- veja teoria
16- R- C --- veja teoria
17- A madeira tem condutividade térmica menor do que a cerâmica --- estando à temperatura menor que os nossos pés, o calor flui mais lentamente para a madeira, causando-nos a sensação térmica de estar menos frio --- R- D.
18- I. Incorreta --- temperatura é uma medida da agitação média das partículas que compõem o corpo --- no vácuo ideal não há partículas.
II. Incorreta --- dois corpos que possuem partículas com a mesma energia cinética média por partícula, têm a mesma temperatura.
III. Correta.
IV. Incorreta --- durante o processo de mudança de estado físico, o corpo recebe ou cede calor sem alteração de temperatura.
19- A temperatura do ar junto à superfície da garrafa diminui e o vapor d’água contido no mesmo, em contato com a superfície fria da garrafa, se condensa --- por isso no aparelho condicionador de ar há uma mangueira para escoar a água resultante da condensação do vapor devido ao resfriamento do ar ambiente --- R- A
20- A condutibilidade térmica caracteriza a maior ou menor facilidade de transferência de calor, ou seja, de condução de calor por parte dos materiais --- assim, menor condutibilidade térmica, menor transferência de calor --- R- E
21- Expressão da densidade --- densidade = massa/volume --- d=m/V --- como a massa de água é a mesma, no caso, m=1g, a densidade é inversamente proporcional ao volume, ou seja, a temperatura em que o volume é mínimo (4oC) a densidade é máxima
R- B