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O calor e a temperatura são dois conceitos normalmente utilizados em conjunto, o que pode causar confusão. No estudo da Física, especialmente na Termodinâmica, é importante diferenciar as duas ideias para uma melhor compreensão dos processos energéticos e as mudanças de estados físicos dos materiais.
O que é calor?
O calor é a transferência de energia entre dois materiais de temperaturas diferentes. Em um nível atômico, o material com as moléculas de energia cinética maior, ou seja, com mais movimentação, são mais quentes.
Quando esse material encontra outro com moléculas em velocidade menor, ou seja, mais frio, a energia é transferida até que o equilíbrio térmico seja alcançado e ambos estejam com a mesma temperatura.
O conceito de calor foi definido pelo britânico James Prescott Joule (1818-1889), considerado um dos maiores cientistas da história da física, devido ao seu trabalho inovador em Termodinâmica.
O cientista deu nome à unidade de medida aceita internacionalmente para medir a energia térmica e elaborou uma importante lei que estabelece a relação entre corrente elétrica e o calor.
O que é temperatura?
A temperatura é uma medida da energia cinética média por molécula em uma substância. As escalas de temperatura mais utilizadas são Fahrenheit (mais comum nos Estados Unidos), Celsius (utilizada pela maior parte do mundo) e Kelvin (o padrão científico).
Na escala Fahrenheit, a água congela a 32 graus e ferve a 212 graus; enquanto, na escala Celsius, a água passa para o estado sólido a 0 grau e o estado gasoso a 100 graus. No padrão científico, o valor zero é a temperatura na qual todos os movimentos moleculares param, sendo a temperatura mais fria absoluta teoricamente possível.
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Tipos de calor
Na Física, existem dois tipos de calor. Quando a quantidade de energia térmica somente altera a temperatura de um material, sem alteração do seu estado físico, é chamada de calor sensível. Caso a energia térmica fornecida provoque uma mudança no estado físico, é chamada de calor latente.
A quantidade de energia necessária para a variação de 1° C em 1 grama de substância é chamada de calor específico. Essa medida é importante para calcular a capacidade térmica de um corpo, isto é, a quantidade de calor que deve ser absorvida ou cedida para ocorrer a variação de 1° C.
Formas de transferência de calor
O calor pode ser transferido entre os objetos a partir de três métodos principais: condução, convecção e radiação.
A condução ocorre quando a energia é transferida diretamente entre dois materiais em contato térmico um com o outro. Quando dois objetos estão em contato direto, a energia vai lentamente saindo do ponto de contato com o resto do objeto inicialmente mais frio até que o equilíbrio térmico seja alcançado.
No entanto, nem todos os objetos ou substâncias conduzem energia dessa maneira igualmente bem. Alguns materiais, chamados bons condutores térmicos, podem transferir energia térmica mais facilmente do que outros, chamados bons isolantes térmicos.
A convecção é uma forma de transferência de calor que ocorre em gases ou fluidos. Gases e, em menor grau, fluidos, experimentam mudanças em sua densidade com a temperatura. As moléculas em gases e fluidos são livres para se mover. Se a parte inferior ficar quente, ela se expandirá e ficará menos densa, portanto subirá para o topo devido à sua menor densidade.
A terceira forma de transferência de calor é a radiação. Objetos quentes podem liberar energia na forma de radiação eletromagnética. É assim que a energia térmica do Sol chega à Terra, por exemplo. Uma vez que essa radiação entra em contato com outro objeto, os átomos desse objeto podem ganhar energia absorvendo-a.
Fonte: Brasil Escola, Toda Matéria The Wonders of Physics.