Cinco coisas que você precisa saber sobre o calor

1º) Calor é uma forma de energia

Quando houver diferença de temperatura entre dois corpos, ocorrerá uma transferência de energia do corpo mais quente para o corpo mais frio até que os dois atinjam o equilíbrio térmico. Esse trânsito de energia é chamado de calor. A unidade física de calor no Sistema Internacional de Unidades é o Joule (J), porém, é comum medirmos a quantidade de calor em calorias (cal).

2º) Calor ou temperatura?

Calor e temperatura são conceitos diferentes, mas que são comumente confundidos. O primeiro é uma forma de energia, e o segundo é uma medida do grau de agitação das partículas de um corpo e está relacionado, portanto, à velocidade dessas partículas. A unidade de temperatura do Sistema Internacional de Unidades é o Kelvin (K), no entanto, existem várias escalas distintas de temperatura, como o Celsius (ºC) e o Fahrenheit (ºF).

3º) Conturbada história do conceito de calor

O calor foi um conceito largamente debatido por filósofos e cientistas durante toda a história. Inicialmente, alguns filósofos gregos, como Aristóteles e Empédocles, acreditavam que se tratava de um dos elementos constituintes da matéria, sendo conhecido como o elemento fogo. Muito tempo depois, surgiu a ideia de flogístico, a substância que era o princípio do fogo. Segundo o seu idealizador, o médico George Stahl, quando um corpo era aquecido, ele recebia flogístico e, ao ser resfriado, ele o perdia. Alguns anos depois, o químico Lavoisier derrubou a ideia de flogístico ao mostrar que a combustão era, na verdade, uma reação química com oxigênio e introduziu o conceito de um elemento imponderável (sem massa) que era responsável pelo aquecimento dos corpos, chamado de calórico.

A definição moderna de calor surgiu apenas com Benjamin Thompson, também conhecido como Lorde Kelvin, que conseguiu estabelecer que calor é uma forma de energia. A equivalência numérica entre calor e energia, no entanto, só foi quantitativamente determinada por Julius Mayer e, depois, foi aprimorada por James Prescott Joulle, em 1843.

4º) Como o calor se propaga?

O calor pode ser transferido majoritariamente de três formas distintas: condução, convecção e radiação. Microscopicamente, a vibração dos átomos de um corpo pode ser transmitida para átomos adjacentes caso haja contato entre duas superfícies. Esse fenômeno é mais comum entre os sólidos e recebe o nome de condução. A convecção ocorre pelo aquecimento de fluidos, como os gases atmosféricos ou até mesmo a água. Com o aumento da temperatura, a densidade desses fluidos diminui, favorecendo a força de empuxo sobre eles. Como resultado, essas porções aquecidas dos fluidos tendem a subir, transferindo calor para as vizinhanças até atingir o equilíbrio térmico. Quando isso acontece, o fluido desce, e o processo pode repetir-se até que não haja mais diferenças de temperatura.

A radiação, por sua vez, não precisa de um meio físico para acontecer, pois ocorre por meio da propagação de ondas eletromagnéticas. A quantidade de calor emitida por ondas eletromagnéticas é proporcional à quarta potência da temperatura do corpo (Q α T⁴), de acordo com a Lei de Steffan-Boltzmann.

5º) Energia pouco aproveitada

A maior fonte de energia do planeta Terra é o Sol. A energia emitida pelo Sol em forma de ondas eletromagnéticas é da ordem de 4.10²⁶ W (watts). Por causa da grande distância, uma ínfima porção dessa energia chega até nós: a energia solar irradiada na superfície terrestre é de cerca de 1400 W/m² (Watts por metro quadrado). A cada ano, a energia que chega até nós proveniente do Sol é cerca de 8000 vezes maior que a energia consumida pelos Estados Unidos da América.