O calor está presente no Sol, no fogo e até no nosso corpo. Vamos entender o que é a energia térmica, como o calor se transfere e de onde ele vem.
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Capítulo 5 – Energia Térmica, Calor e Materiais Condutores (Parte 1)
Energia térmica, calor e fontes de calor
A energia térmica é uma forma de energia relacionada à temperatura dos corpos. O Sol, uma chama, uma bebida quente e o corpo humano possuem energia térmica. Quanto maior a energia térmica, mais quente está o corpo; quanto menor, mais frio.
Temperatura é a "medida" de quão quente ou frio está um corpo.
Quando dois corpos com temperaturas diferentes entram em contato, a energia térmica flui do corpo mais quente para o mais frio até que ambos fiquem com a mesma temperatura. Esse processo é chamado de transferência de energia térmica e recebe o nome de calor. Exemplos são: a caneca e as mãos aquecidas pela bebida quente ou a troca de calor em um abraço.
Calor é energia em trânsito: ela sempre "viaja" do mais quente para o mais frio.
O Sol é a principal fonte de calor da Terra. Dentro dele ocorrem transformações que liberam grande quantidade de energia térmica, que chega à superfície terrestre e garante temperaturas adequadas à vida. O interior da Terra também é fonte de calor: metais e rochas derretidos podem atingir temperaturas altíssimas e chegar à superfície em erupções vulcânicas.
O magma dos vulcões pode passar de 1.000 °C.
O fogo é outra importante fonte de calor. Dominar o fogo permitiu aos povos da Pré-História iluminar cavernas, espantar animais, aquecer-se e cozinhar alimentos, tornando a digestão mais eficiente e aproveitando melhor os nutrientes.
O domínio do fogo foi uma das descobertas mais importantes da humanidade.
As fontes de calor e o sentido da transferência de energia térmica
✍️ Atividade rápida — Parte 1
1) Calor é:
2) A principal fonte de calor da Terra é:
3) Quando dois corpos de temperaturas diferentes se encostam, a energia térmica flui:
4) Além do Sol, são fontes de calor:
Efeitos do Calor (Parte 2)
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Efeitos do calor
A quantidade de calor que um objeto recebe pode causar diferentes efeitos: variação de temperatura, mudança de estado físico e dilatação térmica.
Tudo isso acontece porque, ao receber calor, as moléculas de um material se agitam mais e se afastam um pouco. É essa maior agitação que faz a temperatura subir, que pode mudar o estado físico (o gelo derrete, a água ferve) e que provoca a dilatação — o pequeno aumento de tamanho dos materiais quando esquentam.
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Dilatação no dia a dia: por isso as pontes e as calçadas têm pequenas frestas (juntas de dilatação): elas dão espaço para o material aumentar de tamanho no calor sem rachar. E uma tampa de metal emperrada num vidro abre com mais facilidade quando a colocamos sob água quente, porque o metal dilata.
Quando uma chaleira com água é colocada sobre uma chama, parte da energia térmica da chama é transferida para o metal da chaleira e para o ar ao redor; depois, o metal transfere energia para a água, que esquenta. Se a chama é apagada, a chaleira e a água vão perdendo energia até alcançarem a temperatura do ambiente.
Percebemos os três efeitos do calor o tempo todo na cozinha.
Para saber a temperatura exata de um corpo usamos o termômetro. Antigamente, eram comuns os termômetros com mercúrio, um metal líquido que se dilata ao ser aquecido. Hoje, usa-se mais os termômetros eletrônicos e infravermelhos, pois o mercúrio é tóxico e os aparelhos modernos medem a temperatura sem contato direto com a pele.
O termômetro de mercúrio funciona justamente por causa da dilatação térmica.
Os três efeitos que o calor pode causar em um objeto
Calor e temperatura: qual é a relação?
Calor e temperatura não são a mesma coisa, mas estão bem ligados. O calor é a energia térmica que passa de um corpo mais quente para um mais frio. A temperatura é a medida de quão quente ou frio um corpo está.
Quando um corpo recebe calor, em geral a sua temperatura aumenta; quando perde calor, a sua temperatura diminui. Por exemplo: ao colocar uma panela com água no fogo, a água recebe calor e a sua temperatura sobe; ao tirá-la do fogo, ela perde calor e esfria.
O termômetro não mede o calor; ele mede a temperatura.
Medindo a temperatura: o termômetro e a escala Celsius
Para medir a temperatura usamos o termômetro. A unidade de temperatura mais usada no Brasil é o grau Celsius, representado por °C.
A escala Celsius foi criada usando a própria água como referência, ligando a temperatura ao estado físico dela:
- 0 °C — é a temperatura em que a água congela: ela fica gelada e vira gelo (estado sólido).
- 100 °C — é a temperatura em que a água ferve (ao nível do mar): ela vira vapor (estado gasoso).
- Entre 0 °C e 100 °C, a água fica no estado líquido.
Para comparar: um dia agradável fica em torno de 25 °C, e a temperatura do nosso corpo é de cerca de 37 °C.
Por isso a mesma água pode ser gelo, líquido ou vapor: tudo depende da temperatura.
A escala Celsius e os estados da água: 0 °C (gelo/sólido), líquida entre 0 e 100 °C, e 100 °C (vapor/gás)
✍️ Atividade rápida — Parte 2
1) Os três efeitos do calor citados são: variação de temperatura, mudança de estado físico e:
2) O aparelho usado para medir a temperatura é o:
3) Nos termômetros antigos usava-se o mercúrio, um metal líquido que, ao ser aquecido:
4) Hoje se prefere termômetros eletrônicos e infravermelhos porque o mercúrio é:
Mudanças de Estado Físico e Dilatação Térmica (Parte 3)
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Mudanças de estado físico e dilatação térmica
Quando um material ganha ou perde energia térmica, seu estado físico pode mudar. A água líquida colocada no congelador perde energia; quando atinge cerca de 0 °C, passa ao estado sólido (gelo). Se o gelo for colocado em um ambiente mais quente, recebe energia, derrete e volta ao estado líquido. Continuando a receber energia térmica, essa água pode evaporar e passar ao estado gasoso.
Ganhar energia: sólido → líquido → gasoso. Perder energia: o caminho inverso.
Recebendo energia térmica, a água passa de sólido a líquido e a gasoso
A maioria dos corpos, ao ser aquecida, dilata-se, isto é, passa a ocupar mais espaço. Esse fenômeno é a dilatação térmica. O asfalto das ruas dilata durante o dia quente e se contrai à noite fria, podendo provocar rachaduras. Trilhos de ferrovia são instalados deixando espaços entre eles para evitar deformações e acidentes quando o metal se dilatar.
Por isso pontes e trilhos são construídos com pequenas folgas: espaço para o material "crescer" no calor.
A folga entre os trilhos dá espaço para o metal dilatar no calor
✍️ Atividade rápida — Parte 3
1) A água líquida no congelador perde energia e, por volta de 0 °C, vira:
2) Quando a maioria dos corpos é aquecida, eles:
3) Os trilhos de trem têm espaços entre eles para:
4) Se o gelo recebe energia térmica, ele:
Materiais Condutores de Calor e Conservação da Temperatura (Parte 4)
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Materiais condutores de calor e conservação da temperatura
Os bons condutores de calor permitem que a energia térmica passe rapidamente por eles. Metais como ouro, alumínio, ferro e cobre são exemplos importantes. Eles são usados em objetos como panelas e chaleiras para que o calor do fogão seja transmitido rapidamente ao alimento. Já o vidro e a cerâmica conduzem o calor bem menos que os metais — por isso a alça de cerâmica de uma xícara esquenta bem mais devagar que uma colher de metal.
Nos bons condutores, o calor "viaja" depressa.
Já a madeira, a borracha, o algodão, a lã, o isopor e certos plásticos são maus condutores de calor, ou seja, são isolantes térmicos. Neles, a energia térmica passa mais devagar. Por isso, os cabos de panelas e chaleiras costumam ser feitos desses materiais, permitindo segurar o utensílio quente sem se queimar.
Isolante térmico não impede totalmente o calor — só faz ele passar bem devagar.
Tecidos de lã e outros materiais maus condutores são usados em cobertores, casacos e blusas. Eles não "produzem calor", mas evitam que a energia térmica do corpo se perca rapidamente para o ambiente, ajudando a manter a pessoa aquecida. O mesmo princípio é usado em roupas especiais, como as dos mergulhadores, que dificultam a saída de energia térmica do corpo para a água fria.
O cobertor não esquenta: ele apenas segura o calor que o seu corpo já produz.
Importante: Transferência térmica: processo de condução do calor do corpo mais quente para o mais frio.
Bons condutores × isolantes térmicos e seus usos no dia a dia
✍️ Atividade rápida — Parte 4
1) São bons condutores de calor:
2) Os cabos das panelas costumam ser de madeira ou plástico porque são:
3) As roupas de lã mantêm o corpo aquecido porque:
4) Um isolante térmico (mau condutor) é:
Termos e Definições (Parte 5)
Clique em cada termo para revelar a sua definição.
Energia térmica
Forma de energia relacionada à temperatura dos corpos. Quanto mais quente o corpo, mais energia térmica ele possui.
Calor
Transferência de energia térmica de um corpo mais quente para um mais frio, até os dois ficarem com a mesma temperatura.
Temperatura
Medida de quão quente ou frio está um corpo. É medida com o termômetro.
Termômetro
Instrumento usado para medir a temperatura. Pode ser de mercúrio (antigo), eletrônico ou infravermelho.
Dilatação térmica
Aumento do espaço ocupado por um corpo quando ele é aquecido. Por isso trilhos e pontes têm folgas.
Bom condutor de calor
Material que deixa a energia térmica passar rapidamente, como os metais (ouro, alumínio, ferro, cobre).
Isolante térmico
Material mau condutor, em que o calor passa devagar (madeira, borracha, algodão, lã, isopor). Usado em cabos e agasalhos.
Fonte de calor
Aquilo que libera energia térmica, como o Sol, o fogo e o interior da Terra (vulcões).
Transferência térmica
Processo de condução do calor do corpo mais quente para o mais frio.
Revisão e Exercícios (Parte 6)
Resolva os exercícios abaixo. Cada um traz uma explicação depois que você verifica a resposta.
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🔥 EXERCÍCIOS SOBRE CALOR E ENERGIA TÉRMICA
1) O que é calor?
2) Assinale o par que apresenta apenas bons condutores de calor.
3) A principal fonte de calor e de energia luminosa para a Terra é:
4) Quando colocamos água no congelador e ela passa para o estado sólido, ocorre:
5) Por que os cabos das panelas geralmente são feitos de madeira ou plástico?
6) Complete: as roupas de lã mantêm nosso corpo aquecido porque ________ a passagem de energia térmica para o ambiente.
7) Sobre o termômetro de mercúrio, marque a alternativa correta.
8) Em uma casa com aquecedor solar, qual é o papel dos coletores feitos de metal escuro?
9) Verdadeiro (V) ou Falso (F):
| Afirmação | V ou F |
|---|---|
| a) O asfalto se dilata quando aquecido e pode rachar ao se contrair novamente. | |
| b) As roupas dos mergulhadores facilitam a perda de calor do corpo para a água fria. |
10) Qual é o nome do processo em que a água líquida recebe energia térmica e passa para o estado gasoso?
11) Bons condutores de calor são usados em panelas e chaleiras porque:
12) Materiais maus condutores de calor também são chamados de:
13) O interior da Terra é uma fonte de calor que chega à superfície nas:
14) A dilatação térmica acontece quando um corpo, ao ser aquecido:
15) No aquecedor solar, o reservatório é revestido de isopor para:
16) Um cobertor mantém a pessoa aquecida porque:
17) Associe cada parte ao material mais adequado:
| Objeto / parte | Material adequado |
|---|---|
| 1. Panela (parte que vai ao fogo) | |
| 2. Cabo da panela | |
| 3. Cobertor |
18) Na escala Celsius, a água congela (vira gelo) a que temperatura?
19) Na escala Celsius, a água ferve e vira vapor (ao nível do mar) a que temperatura?