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Termodinâmica.
Transformação de energia

Energia térmica I combustão.
Efeitos da termodinâmica

Entropia

O que é a temperatura?

Temperatura é a magnitude termodinâmica que mostra a energia térmica de um corpo em relação à de outro. Esta propriedade termodinâmica descreve apenas um estado macroscópico.

O que é a temperatura?

Esta propriedade está relacionada à sensação fisiológica de frio e calor. Essa sensação é gerada quando há uma troca de energia térmica entre o corpo humano e outros corpos ou, simplesmente, o ambiente que o rodeia. No entanto, deve-se considerar que dentro da percepção humana existe o conceito de sensação térmica que altera essa percepção devido a outros fatores externos.

Do ponto de vista físico, a temperatura de uma substância pode ser definida, de acordo com a teoria molecular, como a medida da energia cinética média das moléculas que a compõem. Por outro lado, a temperatura pode ser definida de acordo com a mecânica estatística, como a derivada da energia em relação à entropia em volume constante.

Sendo de magnitude macroscópica, possui caráter exclusivamente estatístico. Isso significa que não faz sentido falar da temperatura de uma molécula ou de um átomo isolado, mas de um conjunto.

Quais são as escalas para medir a temperatura?

As três escalas mais comuns são:

Teoricamente, a temperatura pode ser medida usando unidades de energia, pois, como a entropia não possui dimensões, de acordo com a definição de mecânica estatística. Tradicionalmente, no entanto, escalas de temperatura foram criadas em paralelo com unidades de energia. A constante de Boltzmann é o fator que permite passar de um sistema de unidades de energia para a temperatura.

Escala Celsius e Escala Kelvin

    A escala Celsius é a escala mais usada para expressar a temperatura. Quase todo mundo usa a escala Celsius (° C) para medir a maioria das medidas. A variação de temperatura de um grau para o seguinte em uma escala Celsius é a mesma variação que em uma escala Kelvin.

    A diferença entre as escalas Celsius e Kelvin está em fixar seu ponto nulo:

    • Na escala Celsius, 0ºC corresponde ao ponto de congelamento da água.
    • Na escala Kelvin, 0 graus corresponde à temperatura mínima que um corpo poderia atingir teoricamente. Mais frio que 0 Kelvin é impossível.

    Para converter uma magnitude da escala Celsius em uma escala kelvin, adicione 273,15 kelvins. Ou seja, o ponto de congelamento da água na escala Kelvin é 273,15 k.

    Os intervalos da escala Kelvin são medidos em Kelvin, mas anteriormente eram chamados de graus Kelvin.

    Escala de Fahrenheit

    No entanto, existem alguns países, principalmente os Estados Unidos, onde a escala Fahrenheit ainda é usada na vida cotidiana. Esta é uma escala histórica em que o ponto de congelamento da água é de 32 ° F e a temperatura de ebulição da água é de 212 ° F.

    Quais são as unidades de temperatura no sistema internacional das nações?

    A unidade de medida para temperatura no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o kelvin. Kelvin é, portanto, a unidade usada pelos cientistas. É frequente vê-lo referenciado como um grau Kelvin.

    Dentro dos campos da ciência, o Sistema Internacional de Unidades (SI) define uma escala e uma unidade para temperatura termodinâmica com base no ponto triplo da água. O ponto triplo é aquele em que o estado sólido, o estado líquido e o estado gasoso de uma substância coexistem em equilíbrio. É definido com uma temperatura e uma pressão de vapor. O ponto triplo da água é um segundo ponto de referência facilmente reproduzível.

    Por razões históricas, o ponto triplo da água foi estabelecido em 273,16 unidades do intervalo de medição. Esse intervalo é chamado de kelvin (minúsculo) representado pelo símbolo K (maiúsculo) em homenagem ao físico escocês William Thomson (Lord Kelvin) que primeiro definiu a escala. Anteriormente, era chamado grau Kelvin.

    Qual é a relação entre temperatura e termodinâmica?

    O que é a temperatura?Uma das principais propriedades estudadas no campo da termodinâmica é a temperatura. Na termodinâmica, as diferenças de temperatura entre diferentes regiões da matéria são especialmente importantes. Essas diferenças são o que permitem o movimento do calor de uma região para outra. O calor é que é a transferência de energia térmica.

    Espontaneamente, o calor flui apenas das regiões com a temperatura mais alta nas regiões com um valor mais baixo. Como afirmado na segunda lei da termodinâmica na declaração de Clausius. Portanto, se o calor não é transferido entre dois objetos, é porque os dois objetos têm a mesma temperatura.

    De acordo com a abordagem termodinâmica clássica, a temperatura de um objeto varia proporcionalmente à velocidade das partículas que ele contém. Não depende do número de partículas (da massa), mas da velocidade média: quanto maior a temperatura, maior a velocidade média. Portanto, a temperatura está diretamente ligada à energia cinética média das partículas que se movem em relação ao centro de massa do objeto.

    A temperatura é uma variável intensiva, pois é independente da quantidade de partículas contidas em um objeto, sejam átomos, moléculas ou elétrons. É uma propriedade que não depende da quantidade de substância ou do tipo de material.

    A temperatura é igual à energia térmica?

    As moléculas de todas as substâncias materiais (sólidos, líquidos e gases) estão sempre em um estado contínuo de vibração ou agitação, devido às múltiplas interações que sofrem dentro do corpo.

    Como conseqüência dessa agitação aleatória, os átomos e moléculas de matéria têm uma certa energia interna, uma vez que possuem energia cinética na forma de movimento e também energia potencial devido às forças exercidas entre as partículas.

    A energia interna também é conhecida como energia térmica dos corpos.

    Por outro lado, temperatura é a magnitude que permite registrar o valor médio da energia térmica de um corpo.

    Como é medida a temperatura?

    Os termômetros são a ferramenta para medir quantitativamente a temperatura, que pode ser calibrada com relação a diferentes escalas de medição (escala Celsius, escala Kelvin ou escala Fahrenheit).

    Para determinar a temperatura de um sistema, ele deve estar em equilíbrio termodinâmico. A temperatura pode ser considerada variada com a posição somente se, para cada ponto, houver uma pequena área ao seu redor que possa ser tratada como um sistema termodinâmico equilibrado. Na termodinâmica estatística, em vez de partículas, falamos de graus de liberdade.

    Dentro do campo da termodinâmica, diz-se que um sistema está em um estado de equilíbriotermodinâmico, se for incapaz de sofrer espontaneamente qualquer mudança de estado ou processo termodinâmico quando for submetido a determinadas condições de contorno.

    Atualmente, existem várias maneiras de medir a temperatura. Sistemas diferentes geralmente dependem da aplicação ou se é necessário medir temperaturas muito altas ou muito baixas. No entanto, a ferramenta mais conhecida e usada é o termômetro.

    Variações no estado térmico de um corpo causam alterações em algumas propriedades macroscópicas (dilatação, evolução da resistência elétrica, criação de forças eletromotivas, alterações na pressão ou no volume de um gás, etc.). Consequentemente, as variações dessas propriedades permitem que sejam utilizadas na construção de instrumentos que detectam variações de temperatura.

    O que isso significa em equilíbrio térmico?

    Em uma abordagem mais fundamental, a definição empírica de temperatura é derivada de condições de equilíbrio térmico, que são expressas no princípio zero da termodinâmica.

    Quando dois sistemas estão em equilíbrio térmico, eles têm a mesma temperatura. A extensão deste princípio como uma relação de equivalência entre vários sistemas justifica fundamentalmente o uso do termômetro e estabelece os princípios de sua construção para sua medição.

    Embora a lei zero da termodinâmica permita a definição empírica de muitas escalas de temperatura, a segunda lei da termodinâmica seleciona uma definição única como a preferida: temperatura absoluta, conhecida como temperatura termodinâmica.

    Esta função corresponde à variação da energia interna em relação às mudanças na entropia de um sistema. Sua origem natural, intrínseca ou de ponto nulo é zero absoluto, onde a entropia de qualquer sistema é mínima. Embora essa seja a temperatura mínima absoluta descrita pelo modelo, a terceira lei da termodinâmica postula que o zero absoluto não pode ser alcançado por nenhum sistema físico.

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    Última revisão: 17 de março de 2020