Calor e Temperatura

Temperatura e calor são conceitos bastante próximos, embora tenham significados bem distintos para a termologia. Enquanto o calor é uma forma de energia, a temperatura é uma medida da energia cinética de todos os átomos e moléculas constituintes de um corpo.

O que é temperatura

Temperatura é uma medida microscópica para o movimento de oscilação descrito por átomos e moléculas de um corpo. Macroscopicamente, a temperatura é percebida pelas sensações de quente e frio, e pode ser descrita por meio de um grande número de escalas termométricas.

Atualmente existem três escalas termométricas largamente utilizadas: celsius, fahrenheit e kelvin. A escala celsius é a mais usada de todas, praticamente por todos os países do mundo. A escala fahrenheit é utilizada nos Estados Unidos da América e em outros pequenos países. Já a escala kelvin é vista no meio acadêmico, em publicações científicas, uma vez que kelvin (K) é a unidade de medida de temperatura adotada pelo Sistema Internacional de Unidades.

Veja também: Como converter unidades?

A medida de temperatura de um corpo determina o sentido no qual o calor irá fluir. Essa forma de energia térmica deve sempre partir dos corpos de maior temperatura em direção aos corpos de menor temperatura, até que se estabeleça a condição de equilíbrio térmico.

→ Escala celsius

A escala celsius é baseada nos pontos de fusão e ebulição da água pura, os quais ocorrem, respectivamente, nas temperaturas de 0 ºC e 100 ºC. Essa escala foi criada, em 1742, pelo astrônomo sueco Anders Celsius, e é largamente utilizada até hoje pela maioria dos países do mundo.

→ Escala fahrenheit

A escala fahrenheit tem como pontos fixos as temperaturas de 32º F e 212 ºF, associados aos pontos de fusão e ebulição da água, respectivamente. Essa escala foi concebida pelo físico alemão Daniel Gabriel Fahrenheit, que, inicialmente, baseou-se na temperatura do corpo humano, à qual atribuía-se a medida de 90 ºF.  

→Escala kelvin

A escala kelvin é adotada pelo S.I. para a definição da temperatura termodinâmica. Originalmente essa escala foi construída com base na temperatura do ponto triplo da água, e o seu nome foi-lhe atribuído em homenagem ao físico britânico William Thomson, conhecido como Lorde Kelvin. Assim como a escala celsius, a escala kelvin é centígrada, isto é, apresenta 100 divisões iguais entre os pontos de fusão e de ebulição da água.

A escala kelvin é absoluta, ou seja, não admite valores negativos de temperatura como fazem as outras escalas termométricas. A temperatura mais baixa medida na escala kelvin é conhecida como zero kelvin (0 K ou -273,15 ºC), ou zero absoluto: uma temperatura teórica em que todos os átomos e moléculas de um corpo encontram-se perfeitamente parados.

Saiba também: Três erros comuns em termologia

Conversão de temperaturas

Existem relações matemáticas que podem ser utilizadas para convertermos medidas de temperatura em diferentes escalas termométricas. Confira tais fórmulas:

T_C - temperatura em celsius (ºC)

T_F - temperatura em fahrenheit (ºF)

A fórmula anterior permite-nos converter temperaturas escritas tanto em graus celsius quanto em graus fahrenheit. Para tanto, é necessário substituir as variáveis T_C ou T_F pela temperatura que se deseja converter.

Caso queiramos transformar graus celsius em kelvin ou vice-versa, podemos utilizar a relação matemática seguinte, confira:

T_K - temperatura em kelvin (K)

Por fim, a relação que pode ser usada para a conversão entre kelvin e graus fahrenheit é mostrada a seguir, observe:

Juntas, as três fórmulas apresentadas podem ser usadas para converter qualquer uma das três escalas termométricas mais utilizadas no mundo.

Veja também: Entropia, uma grandeza termodinâmica

O que é calor

Calor é a energia que flui a partir dos corpos que se encontrem em temperaturas maiores que as vizinhas. Quando dois ou mais corpos estabelecem contato térmico, o calor sempre fluirá de forma espontânea para os corpos de menor temperatura, até que se atinja a condição de equilíbrio térmico.
O calor pode ser transferido entre os corpos por meio de três processos distintos. Confira mais detalhes sobre cada um desses processos:

• Condução: O processo de condução de calor ocorre principalmente em sólidos, sem que haja transporte de matéria. Para que ocorra o processo de condução, é necessário o contato físico entre corpos de diferentes temperaturas. A condução também ocorre no interior dos sólidos, o contato entre moléculas permite que elas troquem energia, transferindo parte de seu movimento de vibração para suas vizinhas. Como exemplo de condução, tem-se o  processo de aquecimento de uma barra metálica.
• Convecção: A convecção ocorre em fluidos, tais como líquidos e gases, por meio da transferência de massa. Para que ocorra a convecção, é necessário que haja diferenças de temperatura no interior do fluido. Nessas condições, formam-se correntes de convecção ascendentes e descendentes, que transferem calor para outras partes do fluido até que todo o esse fique com a mesma temperatura. Um exemplo desse processo é a fervura da água.
• Radiação: A radiação é a transmitida por ondas eletromagnéticas. Todos os corpos que têm temperaturas maiores que o zero absoluto transmitem calor por radiação. Por tratar-se de uma onda eletromagnética, a radiação é capaz de propagar-se no vácuo. As ondas eletromagnéticas do Sol e a lâmpada incandescente, que aquece seu redor, são exemplos de radiação.

A unidade de medida de calor, joule (J), é a mesma utilizada para a energia, uma vez que o calor é uma das diversas formas pelas quais essa pode apresentar-se. No entanto, é comum que utilizemos grandezas como a caloria (cal) e cálculos de calorimetria no nosso dia a dia.

Existem duas formas de calor. Entenda as diferenças entre elas:

• Calor sensível: é aquele que causa mudanças de temperatura em um corpo sem que haja mudanças em seu estado físico. Conferira a fórmula de calor sensível:

Q - calor sensível (J ou cal)

m - massa (kg ou g)

ΔT - variação de temperatura (K ou ºC)

• Calor latente: é aquele que um corpo precisa absorver para ter o seu estado físico alterado sem que haja mudanças de temperatura. Observe a fórmula usada para calcular a quantidade de calor latente:

L - calor latente específico (J/kg ou cal/g)

Veja também: Cinco coisas que você precisa saber sobre o calor

Exemplos de calor e temperatura

Confira alguns exemplos que podem ajudar a compreender a diferença entre calor e temperatura:

• Apesar da temperatura da chama de um fósforo ser mais de 2000 ºC, a quantidade de calor que ela é capaz de transferir é muito pequena.
• Coloque sua mão dentro d'água em temperatura ambiente, agora coloque sua mão em água morna e, em seguida, coloque novamente sua mão na água em temperatura ambiente: ao fazer isso, perceberá que essa água está mais “fria”, quando, na verdade, a diferença de temperatura entre sua mão e a água favoreceu uma maior troca de calor.
• Quando encostamos em objetos metálicos, percebemos que eles parecem “frios”. Isso acontece devido à sua boa capacidade de absorver ou transferir calor, sua temperatura geralmente está igual à do ar e dos outros objetos ao seu redor.
• A temperatura é uma das grandezas que determinam o estado físico das substâncias, no entanto, para que ela mude, é necessário que ocorram trocas de calor ou grandes mudanças de pressão.