Qual é a condição necessária para que haja a troca de calor entre dois corpos?

Equilíbrio térmico é uma condição termodinâmica na qual dois ou mais corpos encontram-se à mesma temperatura. Essa condição é atingida espontaneamente, uma vez que corpos em temperaturas diferentes trocam calorentre si até que suas temperaturas equilibrem-se. Além disso, o calor sempre flui dos corpos mais quentes para os corpos de menor temperatura.

Índice

• Princípio
• Calor e equilíbrio térmico
• → Fórmula
• Equilíbrio térmico da Terra
• Exercícios resolvidos
• Quando dois corpos são colocados em contato qual deve ser a condição necessária para que haja um fluxo de calor entre eles?
• Quando dois corpos são colocados em contato a condição necessária para?
• O que acontece quando dois corpos são colocados em contato?
• Qual a condição necessária para que haja fluxo de água?

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

Princípio

O princípio físico que explica o equilíbrio térmico é chamado Lei Zero da Termodinâmica. Confira o enunciado dessa lei, de forma simplificada:

”Consideremos dois objetos A e B. Se um terceiro objeto T está em equilíbrio térmico com A e também em equilíbrio térmico com B, então A e B estão em equilíbrio entre si.“

A figura a seguir ilustra o princípio físico do equilíbrio térmico. Se os corpos A, de temperatura TA, e B, de temperatura TB, estiverem em equilíbrio térmico com o corpo C, de temperatura TC, então: TA = TB = TC.

Calor e equilíbrio térmico

O equilíbrio térmico ocorre quando os componentes de um sistema termodinâmico transferem calor entre si, sempre no sentido do corpo mais quente para o corpo mais frio, até que sua temperatura seja equilibrada.

Para que ocorra o equilíbrio térmico, é necessário que os corpos estejam em contato térmico. O contato térmico é caracterizado pela capacidade que os corpos têm de trocar calor entre si. Esse calor, por sua vez, tanto pode ser do tipo latente quanto do tipo sensível. Caso queira saber mais sobre essas formas de calor, acesse: Calor sensível e Calor latente.

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→ Fórmula

Em decorrência da conservação da energia, podemos dizer que, em um sistema termodinâmico fechado (que não troca calor com suas vizinhanças), todo o calor que é cedido por um corpo é integralmente absorvido pelos demais. Dessa forma, podemos equacionar a seguinte identidade:

QR — calor recebido

QC — calor cedido

A identidade anterior pode ser generalizada, com isso podemos afirmar que a soma de todas as quantidades de calor transferidas entre os corpos, em meios termodinamicamente fechados, é nula:

Equilíbrio térmico da Terra

O equilíbrio térmico da Terraé fundamental para a nossa existência e a de outras espécies. Sem a ocorrência desse fenômeno, a Terra não abrigaria as condições necessárias para a manutenção da vida. Em razão da sua alta capacidade de reflexão da luz, os mares e as nuvens refletem parte da radiação solar, enquanto o restante dessa radiação penetra a atmosfera terrestre, aquecendo o planeta.

Em razão da presença dos gases do efeito estufa (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso), a radiação solar é continuamente refletida para a superfície da Terra, propagando a radiação térmica em todo o globo terrestre. Grande parte dessa radiação térmica também é consumida como forma de calor latente, derretendo o gelo presente nas nuvens. Sem esse balanço de energias, a amplitude térmica em nosso planeta seria enorme: teríamos dias escaldantes e noites extremamente frias.

Apesar de serem responsáveis pelo equilíbrio térmico do planeta, os gases do efeito estufa são isolantes térmicos e agem como retentores de calor. Isso quer dizer que grande parte do calor que deveria escapar para fora da atmosfera terrestre, permanece na Terra, causando crescentes aumentos em sua temperatura média.

Exercícios resolvidos

1) Acerca do equilíbrio térmico, assinale as alternativas corretas, com V para verdadeiro e F para falso:

I - Para que ocorra o equilíbrio térmico, é necessário que a quantidade de calor contida nos corpos seja igual.

II - O equilíbrio térmico ocorre quando as temperaturas entre dois ou mais corpos igualam-se.

III - O calor sempre flui espontaneamente dos corpos mais quentes para os corpos de menor temperatura.

IV - Em um sistema termodinamicamente isolado, a soma das quantidades de calor é nula.

São verdadeiras:

a) Todas as alternativas

b) I, II e III

c) II, III e IV

d) III e IV

e) III e IV

Resolução:

Vamos analisar as alternativas:

I - FALSO. Nessa questão há um erro conceitual acerca do que é calor. Calor é a energia térmica em trânsito entre dois ou mais corpos que apresentem diferentes temperaturas. É errado dizer que um corpo contém calor, sendo o correto dizer que os corpos contêm energia interna.

II - VERDADEIRO. A condição de equilíbrio térmico diz que as temperaturas entre dois ou mais corpos devem ser iguais entre si.

III - VERDADEIRO. Essa é uma condição fundamental para o equilíbrio de energia. O calor sempre deve fluir de acordo com o gradiente de temperaturas: dos corpos mais quentes para os mais frios.

IV - VERDADEIRO. Os sistemas termodinamicamente fechados implicam que todas as trocas de calor ocorrem apenas entre os integrantes do sistema, nenhuma porção de calor escapa de seus limites.

Gabarito: Letra C

2) Duas porções de água pura, a primeira com massa m e temperatura de 50 ºC e a segunda com massa 2 m e temperatura de 20 ºC são misturadas em uma xícara que pode ser considerada um sistema fechado. Determine a temperatura de equilíbrio dessa mistura e assinale a alternativa que apresenta a reposta correta:

a) 60 ºC

b) 50 ºC

c) 30 ºC

d) 15 ºC

e) 10 ºC

Resolução:

Gabarito: Letra C

Quando dois corpos são colocados em contato qual deve ser a condição necessária para que haja um fluxo de calor entre eles?

Para que dois corpos troquem calor, é necessário que entre eles haja uma diferença de temperatura. Espontaneamente, quem tem uma temperatura maior, cede calor a quem tem uma temperatura menor.

Quando dois corpos são colocados em contato a condição necessária para?

1) Quando dois corpos são colocados em contato, a condição necessária para que haja fluxo de calor entre eles é que: a) Contenham diferentes quantidades de calor. b) Tenham o mesmo calor específico. c) Tenham capacidades térmicas diferentes. d) Encontrem-se em temperaturas diferentes.

O que acontece quando dois corpos são colocados em contato?

A troca de calor acontece quando dois ou mais corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato em um mesmo ambiente (sistema isolado) e, depois de certo tempo, alcançam o equilíbrio térmico.

Qual a condição necessária para que haja fluxo de água?

Uma observação importante em relação ao movimento da água nos solos: Para que haja fluxo de água entre dois pontos é necessário que a energia (carga) total em cada ponto seja diferente. A água fluirá sempre de um ponto de maior energia (carga) total para o ponto de menor energia (carga) total.

O que é necessário para que haja a troca de calor entre dois corpos?

Qual a condição necessária para que haja transferência de calor?

Qual a condição básica para a existência de calor entre dois sistemas?

Para que haja a transferência de calor entre dois corpos que possuem temperaturas diferentes é necessário que os corpos estejam em contato físico?