Conseguimos perceber o quanto um objeto está quente ou frio através do simples contato com o objeto e, dependendo do caso,
basta nos aproximarmos dele. Esta sensação de frio e quente está relacionada com o que denominamos temperatura.
Corpos mais quentes apresentam maior temperatura do que corpos mais frios. Porém, precisamos salientar que essa sensação térmica é relativa, pois depende da situação e da nossa sensibilidade individual.
Por exemplo, coloque durante alguns minutos sua mão direita em
um recipiente com água fria e sua mão esquerda em um com água quente. Depois coloque
as duas mãos em um mesmo recipiente com água morna e observe o que acontece. (A
sensação térmica sobre a mão direita e a esquerda não é a mesma.)
Outro exemplo: todos os objetos ao nosso redor provavelmente estão a uma mesma temperatura, porém, se colocarmos a mão na maçaneta da porta e, logo depois, sobre a madeira, nossa sensação será de que a maçaneta está mais fria, ou ainda, não conseguimos diferenciar uma água quente a 70oC de uma água a 90oC com o tato.
Assim, observamos que a sensação térmica não é uma boa medida para quente e frio e por isso é necessário um instrumento que meça temperatura.
Até o século XVIII não existia maneira de se medir corretamente diferentes graduações de frio e quente, apenas havia sensações de um corpo mais frio do que outro. Um médico media a febre de um paciente sentindo-lhe a testa, assim como as mães fazem com seus filhos, usando as mãos sobre a testa, ou os lábios.
Os cientistas sentiam-se mais frustrados do que qualquer outra pessoa, porque não dispunham de qualquer instrumento satisfatório que pudesse medir a temperatura com mais precisão, até que o termômetro foi criado.
Identificar se uma pessoa tem febre é apenas uma das utilizações para o termômetro que tem servido ao homem desde que Galileu inventou o termoscópio, por volta de 1592.
A figura mostra dois termoscópios com diferentes alturas da coluna de líquido, sendo que maior será a temperatura quanto maior for a altura.
Se a medida da temperatura do objeto que estamos analisando for maior do que a do objeto escolhido como padrão, dizemos que ele está mais quente, porém, se for menor, dizemos que está mais frio.
Então, a temperatura pode ser definida como a propriedade
física que indica o quanto um objeto é quente ou frio em relação a um outro objeto tomado como padrão.
Você sabe porque a medida da temperatura é importante?
Vejamos alguns exemplos de controle de temperatura!
E como é feita a medida da temperatura?
A medida da temperatura, normalmente, é feita através do seu efeito sobre um sistema.
A variação de temperatura pode ser obtida, por exemplo, pela variação de volume do corpo, pois este varia com a temperatura.
É assim que funciona um termômetro convencional: há no seu interior
um líquido (álcool, mercúrio) que se expande à medida que a temperatura aumenta, e uma escala graduada permite que se leia o valor da temperatura do corpo. Um
cuidado a ser tomado é que é necessário esperar um certo tempo para que o
termômetro atinja a mesma temperatura do corpo, ou seja, entre em equilíbrio
térmico. É por isso que você precisa de alguns minutos para medir a febre.
Existem vários tipos de termômetros, que são construídos com a finalidade de medir e/ou controlar a temperatura e utilizam outras grandezas físicas ou substâncias que variam com a temperatura e, devido a isto, estas substâncias ou grandezas são chamadas termométricas.
A medida da temperatura de um corpo é dependente de um outro corpo tomado como padrão. Assim, cada tipo de termômetro adota um padrão para a medida da temperatura. O padrão atual, adotado pelo Sistema Internacional em 1954, é o ponto tríplice ou ponto triplo da água (os valores de pressão e temperatura em que coexistem em equilíbrio - isto é, sem modificar as quantidades - os três estados físicos de uma substância, no caso a água). Os termômetros são graduados em escalas que obedecem ao padrão escolhido.
Há várias escalas termométricas, sendo que a escala Celsius e a escala Kelvin são dois exemplos que utilizam o ponto tríplice da água como padrão.
Se colocarmos dois objetos, com temperaturas diferentes, em contato, o que ocorrerá?
Se o sistema não sofrer a influência de fontes térmicas, os objetos ficarão com a mesma temperatura, atingindo o que denominamos equilíbrio térmico.
A temperatura final desses objetos em contato será uma valor intermediário entre as temperaturas iniciais de cada um deles, por exemplo, se um tem temperatura de 20oC e o outro tem 40oC, a temperatura no equilíbrio térmico estará entre esses valores.
Retornemos ao exemplo dos objetos ao nosso redor. Se considerarmos a sala de aula onde não há nenhuma fonte de calor (fogão, aparelhos elétricos,...) e estando as portas e janelas fechadas durante um período de tempo suficiente, observamos que
todos os objetos atingirão a mesma temperatura, ou seja, estarão em equilíbrio térmico. É fácil verificar isso: deixando um copo com água gelada sobre uma mesa, durante algum tempo, verificaremos que
a água irá esquentar até atingir a temperatura do ambiente.
Mas, além da temperatura o que diferencia um corpo quente de um frio?
Toda matéria é composta por átomos e moléculas em constante agitação e, em virtude dos seus movimentos, as moléculas ou os átomos da matéria possuem energia cinética, e o aumento da velocidade das moléculas corresponde a um aumento de sua energia cinética e, conseqüentemente, a elevação de sua temperatura.
Por exemplo, quando esfregamos as mãos, no inverno, o atrito causado pelo movimento faz com que aumente a energia e, em conseqüência, sentimos um aquecimento.
Ou ainda, a energia cinética das moléculas de água que estão em uma panela no fogo vai aumentando conforme a água for aquecendo.
Assim, temperatura é uma medida da agitação dos átomos e/ou moléculas de um sistema e caracteriza o seu estado térmico.
Em geral, a temperatura de uma parte do corpo é a temperatura do corpo inteiro, isto é, se medirmos a temperatura de uma porção de água retirada de um aquário, saberemos a temperatura de todo o aquário. Isto é possível porque a energia cinética média de um conjunto de moléculas pode ser igual a de um número grande de moléculas.
Podemos dizer que a temperatura é proporcional à energia cinética média das moléculas e que, por sua vez, está relacionada à intensidade do movimento.
O que a variação de temperatura pode causar?
Se aumentarmos a temperatura de um corpo, conseqüentemente, aumentaremos a velocidade de
suas moléculas e átomos e ocorrerá um aumento no afastamento médio entre esses átomos e moléculas o que causa um aumento nas dimensões do corpo.
Essa variação nas dimensões
provocada pela variação
de temperatura, é denominada dilatação térmica.
Também poderemos verificar a variação de temperatura enquanto ela estiver ocorrendo.
Por exemplo, podemos mergulhar nossa mão na água de uma panela que está sobre o fogo, e verificaremos que,
conforme a água for aquecendo, sua temperatura irá aumentando e poderemos resistir só até certa temperatura sem sofrermos danos físicos.
Percebemos esta variação de temperatura porque há uma transferência de energia da água aquecida
para a nossa mão.
Mas, que energia é essa?
A energia transferida entre corpos que estão com diferentes temperaturas é
denominada de calor.
Façamos alguns exercícios!