Quais são conceitos e processos que envolvem transferência de calor e equilíbrio térmico?
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Explicação:
Equilíbrio térmico é a condição em que um corpo encontra-se na mesma temperatura que suas vizinhanças. Observa-se que todos os corpos que se encontram em temperaturas mais altas que seus vizinhos tendem a ceder-lhes calor de forma espontânea até que ambos passem a apresentar a mesma temperatura.
O equilíbrio térmico é o conceito central por trás da lei zero da Termodinâmica. Tal lei estabelece que, no caso em que dois sistemas termodinâmicos, A e B, encontrem-se em equilíbrio térmico com um terceiro sistema termodinâmico, C, então, A e B também estarão em equilíbrio térmico.
No equilíbrio térmico, as temperaturas finais de cada corpo devem ser iguais: TA = TB = TC
Confira o que estabelece o enunciado da lei zero da Termodinâmica:
“Se dois corpos encontrarem-se em equilíbrio térmico com um terceiro corpo, então, esses corpos estarão em equilíbrio térmico entre si.”
Outra forma de entendermos o equilíbrio térmico é a partir da energia interna dos corpos. A energia interna, ou simplesmente energia térmica, é uma grandeza física diretamente proporcional à temperatura do corpo. Por isso, caso haja corpos com diferentes temperaturas dentro do mesmo sistema termodinâmico, eles estarão com diferentes módulos de energia interna e, portanto, transferirão parte dessa energia entre si até que não haja nenhuma diferença entre suas energias internas. Quer saber mais sobre o que é energia interna e quais são as suas propriedades? Acesse o artigo: Energia interna.
Calor e equilíbrio térmico
A transferência de calor sempre ocorre de forma espontânea, no sentido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. Essa transferência de energia em forma de calor pode ocorrer por meio de processos como a condução, convecção e radiação.
Condução: É a transferência de calor entre corpos que ocorre especialmente em sólidos. Nesse tipo de condução, não ocorrem transferências de massa. Esse tipo de transferência de calor explica como ocorre o equilíbrio térmico em metais, por exemplo.
Convecção: É uma transferência de calor que ocorre em fluidos. Nessa modalidade de transferência de calor, há a transferência de massa, uma vez que o fluido aquecido move-se, formando correntes de convecção até que todo o fluido atinja o equilíbrio térmico.
Radiação: É a transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas, portanto, esse processo ocorre mesmo que não haja um meio físico entre o corpo e outro corpo em diferentes temperaturas. O calor que é transferido, nesse caso, é o equivalente a ondas eletromagnéticas de menor energia que a luz visível, tratando-se, dessa forma, de radiações térmicas, localizadas na região do infravermelho.