Blocos de ferro são constituídos de uma imensa quantidade de átomos de ferro. Para estudar como esses átomos interagem entre si podemos imaginar que eles se comportam como bolinhas muitíssimo pequenas interligadas por molas.
Como sabemos, quanto maior for a agitação dos átomos de ferro, maior será a temperatura desse bloco. Além disso, quanto maior for o bloco, maior será a sua energia térmica. Essa energia pode ser transferida para um outro corpo mais frio ou para uma região mais fria do mesmo corpo, sendo nesse caso, denominada calor.
Imagine que o (a) seu (sua) professor (a) pegue dois pequenos blocos A e B de ferro idênticos, de 5 cm de lado, do armário do laboratório de ciências para fazer um experimento de física térmica. Primeiramente, ele (a) coloca o bloco A em uma estufa cuja temperatura é 50ºC e o bloco B, em outra estufa, cuja temperatura é 80ºC. Depois de 2 h, ele (a) os retira das estufas, posicionando-os encostados um no outro, face a face, e em cima da bancada do laboratório, sendo deixados assim por mais algumas horas, quando se encerra o experimento. Sabe-se que a temperatura do laboratório é mantida constante e igual a 20ºC por um sistema de ar-condicionado.
Agora, responda:
a) Compare os graus de agitação dos átomos dos blocos A e B no exato instante em que eles são retirados do forno. Eles são iguais? Se forem diferentes, qual é a maior? Justifique.
b) O que é transferido de um bloco para o outro a partir do momento em que eles são encostados um no outro? A transferência ocorreu de A para B ou ao contrário? Que grandeza física é essa? Qual é a condição para que isso ocorra?
c) Quais deverão ser as temperaturas aproximadas dos blocos A e B ao término do experimento? Justifique.
d) Compare as quantidades de energia térmica dos blocos A e B antes contato. Elas são iguais? Se forem diferentes, qual é a maior? Justifique.
Soluções para a tarefa
Resposta:
a) R: O grau de agitação dos átomos do bloco B é maior do que do bloco A pois a temperatura do bloco B (80ºC) é maior do que a do bloco A (50ºC).
b) R: Durante o contato térmico, o corpo mais quente (B) transfere calor para o corpo mais frio (A). A condição para que isso ocorra é que os dois corpos estejam em contato térmico e que as suas temperaturas sejam diferentes entre si.
c) R: Após o término do experimento, os blocos A e B estarão à mesma temperatura, que é a temperatura ambiente do laboratório (20ºC). Nessa situação, os corpos se encontrarão em equilíbrio térmico.
d) R: Em termos práticos, os dois blocos são constituídos praticamente da mesma quantidade de átomos. Sabendo que os átomos do bloco A, antes do contato, estavam mais agitados que os do B, concluímos que o bloco A possuía, nessa situação, menos energia térmica que o B.
Explicação: peguei a resposta do gabarito
Sobre a química dos átomos e temperatura:
a) Quando observamos o grau de agitação entre os átomos do bloco B, percebemos que ele é bem superior em relação grau de agitação do bloco A.
Isso pode der explicado pelo fato de que a temperatura do bloco B (80ºC) é superior em relação a do bloco A (50ºC).
b) O corpo mais quente (B) transfere calor para o corpo mais frio (A), o que pode ser explicado como sendo causado quando os dois corpos em temperaturas diferentes estão em contato térmico.
c) Ao final do experimento, os blocos A e B estarão à mesma temperatura, ou seja, a temperatura ambiente do laboratório (20ºC).
d) Os dois blocos possuem a mesma quantidade de átomos.
Os átomos do bloco A, no início do experimento estavam mais agitados que os do B, por isso que o bloco A possuía menos energia térmica que o B.
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