Física

ELETRICIDADE

Raios Gerador de Van de Graff Choque elétrico	Eletricidade animal Garrafa de Leyden Reostato

Raios (topo)

As tempestades decorrem da formação de nuvens de tempestade. E estas, como grande parte das nuvens, formam-se em geral durante as épocas mais quentes do ano, quando são altas as temperaturas e a umidade do ar. Nessas ocasiões, o calor originário da radiação solar aquece o solo, que, por sua vez, aquece o ar das camadas mais baixas da atmosfera. O ar aquecido se expande e sobe. E, ao subir, cede calor ao ar das camadas mais altas da atmosfera e esfria.
Enquanto esfria, o ar ascendente se condensa, formando pequenas nuvens, chamadas cúmulos-numbos - verticalmente mais extensas, com a face inferior lisa. Elas se formam a cerca de 2 quilômetros de altura do solo e se estendem por até 18 quilômetros acima. Se a umidade do ar for muito grande, essas nuvens crescem e se aglomeram tornando-se cada vez maiores. Esse processo se acentua à medida que as gotículas de água das camadas mais altas da nuvem se congelam. A condensação cede calor ao ambiente e o aquecimento faz a coluna de ar elevar-se ainda mais. As gotículas de água também se agrupam, aumentando de peso até que a coluna de ar não mais as sustente, ocorrendo a precipitação. Os pequenos cúmulos-nimbos tornam-se assim nuvens de tempestade. Mas com a tempestade, e principalmente antes dela, surgem os raios e relâmpagos.

Existem várias hipóteses para explicar por que as nuvens de tempestade se eletrizam. Em síntese, essas hipóteses procuram explicar como as partículas de água e gelo que formam as nuvens se eletrizam. Uma das causas da eletrização seria o atrito entre as partículas de água e gelo, outros atribuem a eletrização a efeitos resultantes das diferentes condutividades do gelo em diferentes temperaturas, ou ainda ao congelamento das gotículas de água. É provável que todas sejam verdadeiras, isto é, que a eletrização das nuvens se deva a várias causas distintas.

É certo que as partículas mais leves, ainda sob a forma de vapor de água, que se deslocam para a parte mais alta da nuvem, estão carregadas positivamente, enquanto as partículas de gelo, mais pesadas, estão carregadas negativamente e deslocam-se para a parte mais baixa das nuvens. Assim, em geral, as nuvens de tempestade têm carga elétrica predominantemente positiva na parte superior e predominantemente negativa na parte inferior.

Ocorre um raio quando a diferença de potencial entre a nuvem e a superfície da Terra ou entre duas nuvens é suficiente para ionizar o ar: os átomos do ar perdem alguns de seus elétrons e tem início uma corrente elétrica (descarga).
A parte mais baixa das nuvens induzem uma carga positiva na superfície da Terra e, portanto, entre a nuvem e a Terra estabelece-se um campo elétrico. O processo de descarga elétrica ocorre numa sucessão muito rápida, inicia-se com uma descarga elétrica que parte da nuvem até o solo. Essa descarga provoca a ionização do ar ao longo de seu percurso. A região entre a nuvem e o solo passa a funcionar como um condutor. Através desta região condutora produz-se, numa segunda etapa, uma descarga elétrica do solo para a nuvem, denominada descarga principal. A descarga principal apresenta grande luminosidade e origina corrente elétrica de grande intensidade. Esta descarga elétrica aquece o ar, provocando uma expansão que se propaga em forma de uma onda sonora, originando o trovão.
Embora sejam essas as descargas elétricas que nos preocupam e interessam, a maior parte das descargas elétricas ocorrem dentro da própria nuvem ou entre nuvens próximas.

Pára-raios
Para se evitar que as descargas elétricas atinjam locais indevidos, como postes, edifícios, depósitos de combustíveis, linhas de transmissão elétrica, etc, utiliza-se o pára-raios. Que é um constituído essencialmente de uma haste metálica disposta verticalmente no alto da estrutura a ser protegida. Esta haste é ligada à terra através de um fio condutor.
Quando a terra adquire cargas elétricas induzidas, estas se concentram na ponta do pára-raios, de forma que a descarga elétrica entre a nuvem e a terra se dá através do fio.

Perigo do raio
O perigo do raio é cerca é cerca de dez vezes maior no campo aberto do que na cidade. Numa rua de cidade, os fios e as estruturas de aço dos edifícios protegem as pessoas como os pára-raios. A fim de evitar que o raio o atinja, você deve observar as seguintes regras:
1. Evite o topo dos morros e os espaços abertos, tais como campos. Fique longe das árvores isoladas, mastros de bandeira e cercas de arame.
2. Entre numa casa, se possível. O teto e as paredes o protegerão, especialmente se forem feitos de metal. (Um automóvel ou um ônibus, com uma estrutura de aço, não apresenta perigo).
3. Instale pára-raios na sua casa, sobretudo se estiver localizada em cima de um morro ou num espaço aberto.
4. Em casa, fique longe das janelas abertas, fogões e lareiras.
(Texto adaptado de: Física, Alberto Gaspar, Editora Ática)

Gerador de van de graff (topo)

Os fenômenos eletrostáticos são conhecidos desde o tempo dos gregos. Naquela época já se sabia que o âmbar, atritado com um pedaço de lã, era capaz de atrair pequenos pedaços de fibra vegetal (palha, linho, etc.). E, durante vários séculos o fenômeno foi considerado apenas como uma curiosidade natural.
Mas, em 1600, o médico inglês William Gilbert publicou o primeiro tratado a respeito da eletricidade, no qual fazia referência às cargas elétricas geradas por atrito. Seu trabalho deu origem às primeiras "máquinas eletrostáticas", que produziam eletricidade pelo atrito de um disco de âmbar entre dois pedaços de pele de carneiro.
Mais tarde, em 1752, Benjamin Franklin chegava à conclusão de seus trabalhos em eletricidade atmosférica, nos quais provava a existência de cargas elétricas no ar.
Estes conceitos básicos sobre a natureza da eletricidade levaram à conclusão de que as máquinas eletrostáticas produziam e armazenavam cargas elétricas, sem contudo poder movimentá-las, devido às propriedades isolantes dos materiais usados em sua construção.
Só se conseguiu compreender as propriedades elétricas dos vários materiais isolantes e condutores após o desenvolvimento das teorias a respeito do átomo.
Sabe-se, atualmente, que um determinado material é isolante porque o elétrons de seus átomos não gozam de mobilidade, como acontece no caso dos átomos de metais, que são bons condutores. Ao serem produzidas, as cargas permanecem na superfície do material isolante, até que sejam retiradas por um corpo condutor.
Este fato é aproveitado para a construção dos geradores eletrostáticos do tipo Van de Graff; tendo aparecido em 1930, destinam-se a produzir voltagens muito elevadas para serem usadas em experiências de física.

No gerador de Van de Graaff, um motor movimenta uma correia isolante que passa por duas polias, uma delas acionada por um motor elétrico que faz a correia se movimentar. A segunda polia encontra-se dentro da esfera metálica oca. Através de pontas metálicas a correia recebe carga elétrica de um gerador de alta tensão. A correia eletrizada transporta as cargas até o interior da esfera metálica, onde elas são coletadas por pontas metálicas e conduzidas para a superfície externa da esfera.
Como as cargas são transportadas continuamente pela correia, elas vão se acumulando na esfera.
Por esse processo, a esfera pode atingir um potencial de até 10 milhões de volts, no caso dos grandes geradores utilizados para experiências de Física atômica, ou milhares de volts nos pequenos geradores utilizados para demonstrações nos laboratórios de ensino.

Choque elétrico (topo)

O choque elétrico é causado por uma corrente elétrica que passa através do corpo humano ou de um animal qualquer. O pior choque é aquele que se origina quando uma corrente elétrica entra pela mão da pessoa e sai pela outra. Nesse caso, atravessando o tórax, ela tem grande chance de afetar o coração e a respiração. Se fizerem parte do circuito elétrico o dedo polegar e o dedo indicador de uma mão, ou uma mão e um pé, o risco é menor.
O valor mínimo de corrente que uma pessoa pode perceber é 1 mA. Com uma corrente de 10 mA, a pessoa perde o controle dos músculos, sendo difícil abrir as mãos para se livrar do contato. O valor mortal está compreendido entre 10 mA e 3 A.

Normalmente, a resistência elétrica de nossa pele é grande e limita o estabelecimento de uma corrente elétrica caso a tensão aplicada não seja muito grande. Com a pele seca, por exemplo, não tomamos nenhum choque se submetidos à tensão de 12 V, mas se a pele estiver úmida a resistência elétrica cai muito e podemos levar um choque considerável.
Uma forma de se evitar os choques elétricos é fazer a ligação dos aparelhos à terra.

É a voltagem ou a corrente que fará mal?
Muitas vezes você vê uma placa dizendo: "Perigo - alta voltagem"; mas alta voltagem, ou alto potencial, não lhe causará mal. Alta voltagem pode dar lugar a uma intensa corrente, e esta é que produz o dano. Um pombo, pousando num fio de alta voltagem, não é afetado por esta, porque nenhuma corrente passa através do seu corpo. Se ele tocar dois fios ao mesmo tempo, a corrente o queimará.

O detetor de mentiras
Antigamente os psicólogos usavam um detetor de mentiras. Duas placas metálicas eram amarradas ao corpo do suspeito e ligadas a uma bateria. Se o suspeito era perturbado por uma pergunta, ele transpirava, a resistência diminuía e a corrente aumentava.

Eletricidade animal (topo)

(Torpedo)

Qs povos da Antigüidade conheciam bem certos tipos de bagres, raias e enguias, dotados de um temível poder: segurá-los ou apenas estar próximo deles na água podia causar doloridas contrações musculares, mal-estar súbito, perda dos sentidos e, para pequenos animais, até mesmo a morte. No caso de algumas doenças, os médicos receitavam ao paciente um contato com estes peixes. Faziam-no sem desconfiar que o espasmo provocado era um fenômeno de natureza semelhante ao raio celeste.
Apenas no século XVIII, os estudiosos da eletricidade começaram a suspeitar que os choques provocados pela garrafa de Leyden pareciam-se muito com os causados pelos peixes. Com as primeiras provas experimentais a certeza logo se espalhou: havia, de fato, animais que produziam espontaneamente "fluido elétrico"! Faraday demonstrou isso de forma cabal ao medir a corrente dos animais com um galvanômetro.
Mas onde se originava essa eletricidade animal? De um órgão especial - formado por um grupo de músculos (diferente para cada espécie) chamados eletroplacas - que, em vez de se contrair, produziam eletricidade.

(À direita uma pilha de eletroplacas com seus nervos de comando.
À esquerda, as mesmas eletroplacas em funcionamento)

Com o aperfeiçoamento dos aparelhos de medição, descobriu-se que, na realidade, todas as células vivas, animais ou vegetais, produzem quantidades mínimas de eletricidade. Mas os músculos evoluídos dos peixes elétricos produzem milhões ou bilhões de vezes mais eletricidade que os músculos normais. Estes órgãos evoluíram para ser, de fato, pilhas químicas vivas.
Quando o peixe quer dar uma descarga, seu cérebro envia uma ordem às eletroplacas, através de um nervo ramificado. Assim que a ordem nervosa chega às eletroplacas, uma substância química, o ATP (Adenosin Trifosfórico) se decompõe, permitindo a libertação de uma enormidade de elétrons livres que fluem como uma corrente para fora do animal.
Em certas espécies animais esses órgãos elétricos são formados por 200 eletroplacas, em outras por 160.000 e representam entre 1/6 e 1/4 do seu peso total. As descargas emitidas são de altatensão. O poraquê da Amazônia (Electrophorus electricus), com suas 800 eletroplacas, gera uma descarga de até 800 Volts.

Só existem animais elétricos em ambiente aquático - o que é fácil de entender. As águas dos rios e dos mares sempre possuem alguns sais dissolvidos. Por isso são bons condutores de eletricidade. Mesmo a um metro de distância, é possível levar um choque de um poraquê. Já o ar atmosférico é um mau condutor: o poraquê fora d'água só dará um choque se encostarmos a mão diretamente em sua pele.
De modo geral, os peixes elétricos são quase todos lerdos e dependem de sua descarga para caçar e se defender. Eles próprios são pouco sensíveis à eletricidade. Mesmo entre os seres humanos há os que resistem melhor à descarga elétrica que outros. Conhece-se um pequeno número de pessoas que receberam descargas mortais sem sofrer dano algum. Não temos, entretanto, nenhuma explicação para esse fenômeno.

(Raia)

Animais que se orientam magneticamente
Na realidade, os peixes ditos elétricos são também eletromagnéticos. Muitos deles emitem uma leve pulsação elétrica permanente, acompanhada pela produção de um campo magnético à sua volta - exatamente como aquele que se forma em torno de um fio pelo qual corre eletricidade.
Quando algum objeto interfere neste campo, o peixe o detecta como se estivesse usando um localizador magnético. Assim que esta propriedade foi descoberta, os eletrofisiologistas se perguntaram: se existem animais capazes de perceber o campo magnético criado por eles próprios ou por outros, não haverá também espécies que consigam perceber o fraquíssimo campo magnético terrestre, assim como faz a bússola?
Aves e tartarugas se lançam em migrações de um hemisfério a outro do planeta e não erram seu objetivo. Esses animais não teriam se tornado pela refinada capacidade de detectar campos magnéticos - verdadeiras bússolas vivas?
Testes realizados com pombos e pintarroxos indicaram que estas aves conseguem, de fato, orientar-se pelo campo magnético terrestre: um minúsculo imã atado à cabeça de uma ave jovem desorienta-a por completo enquanto seu bando segue caminho. Isso parece sugerir que o ímã (bem mais potente que o campo magnético terrestre) interfere no centro de orientação do cérebro da ave colocando-a na situação do piloto cuja bússola a "pirou" com uma tempestade magnética.
Mas se prendermos o mesmo ímã na cabeça de um ave velha, esta se verá bem menos atrapalhada! Os animais velhos decoraram o caminho e possuem um mapa visual em sua memória que lhes permite dispensar a bússola magnética. Ainda hoje não se tem idéia sobre o lugar do cérebro animal em que se localiza este sensor magnético nem de como ele funciona.
A propriedade de perceber campos magnéticos não é exclusiva de peixes e aves. O ornitorrinco, um mamífero primitivo com bico de pato e simpático habitante de lagos e rios, que vive da pesca de peixes, também a possui. Os músculos dos peixes (como de qualquer animal), ao se contraírem, produzem pequeníssimas cargas elétricas associadas aos seus campos magnéticos.
Se o ornitorrinco for colocado num aquário de olhos vendados, ele confundirá pilhas elétricas de bolso com os peixes dos quais se alimenta. Qualquer pilha colocada n'água começa a libertar uma corrente elétrica, devido ao contato que a água estabelece entre seus dois pólos. Esta corrente cria um campo magnético tênue à sua volta. Por razões desconhecidas, o ornitorrinco parece percebê-los.
Desconfia-se que as grandes tartarugas oceânicas que vivem nas costas do Brasil sejam o caso mais espetacular das bússolas vivas. Anualmente, estes grandes animais partem de nossas costas e dois ou três meses depois se reúnem para o acasalamento numa ilhota perdida no meio do Oceano Atlântico os rochedos de São Pedro e São Paulo.
Ninguém sabe como elas conseguem realizar esta façanha, já que nadam debaixo d'água, sem poder observar as estrelas (como fazem sabidamente muitas aves migradoras). Nadam durante milhares de quilômetros enxergando apenas alguns metros de água à sua volta, num ambiente uniforme, sem pontos de referência. E, no entanto, terminam sua viagem acertando com exatidão aquele ponto perdido no oceano. Não seriam as tartarugas brasileiras as mais fantásticas bússolas Vivas?
(Texto adaptado de O Mundo da Eletricidade, Ottaviano de Fiore)

Garrafa de Leyden (topo)

Revista as paredes internas e externas de uma garrafa grande, de boca larga, com folha de alumínio; ligue o revestimento interno a um bastão metálico montado na rolha e o revestimento externo a um cano d'água por meio de um fio. Esse instrumento foi inventado na cidade de Leyden, na Holanda, há mais de dois séculos. A garrafa de Leyden porta-se como um reservatório para conter grandes quantidades de eletricidade.

Utilizando uma máquina de eletrização, carregue positivamente o revestimento interno da garrafa. Elétrons subirão da terra, através do fio, para o revestimento externo. Repita várias vezes o processo de carregar, mediante a máquina de eletrização. As cargas opostas sobre os dois revestimentos se atrairão, de modo que você pode obter uma grande quantidade de carga sobre as paredes. Descarregue a garrafa tocando a sua parede externa com uma bola da extremidade de uma haste metálica e aproximando do cabo da garrafa a outra extremidade. Você produzira uma faisca "forte", que ateará fogo ao álcool ou ao gás que escapar de um bico de Bunsen (não toque no cabo. Você poderá levar um choque violento!) A garrafa de Leyden é uma espécie de condensador elétrico, como os que você encontra nos aparelhos de rádio.

A garrafa de Leyden foi o primeiro aparelho feito especificamente para armazenar carga elétrica. Até hoje, ela é utilizada para demonstrações de eletrostática em laboratórios. No entanto, a garrafa de Leyden não tem aplicações na tecnologia da eletricidade. O capacitor (condensador) mais utilizado atualmente é o capacitor plano, formado por duas placas planas paralelas.

Reostato (topo)

Quando se deseja variar a intensidade da corrente que percorre um circuito, pode-se recorrer ao reostato, aparelho que é, basicamente, uma resistência de valor variável entre dois limites. O reostato é constituído de um enrolamento de cobre sobre o qual se move um cursor, também de cobre, comandado por um botão indicador, relacionado com um mostrador de intensidade ou resistências. A conexão ao circuito é feita ligando um dos pólos ao enrolamento e o outro ao cursor. Girando o botão, o cursor move-se sobre o enrolamento variando seu comprimento e, por conseguinte, diminui a intensidade da corrente no circuito, e vice-versa.

Quando você movimenta o controle de volume do seu rádio, você está movendo um reostato. Provavelmente é um reostato de fio, semelhante ao mostrado na figura acima. A figura mostra um rolo de fio, enrolado em torno de um anel de fibra, munido de um contato que escorrega sobre uma barra. Movendo o controle, você pode adicionar mais ou menos fio do rolo ao circuito e, assim, aumenta ou diminui a resistência. À medida que você movimenta o cursor, e a resistência diminui, passa mais corrente no circuito, de modo que o rádio soa mais alto.

Alguns painéis de automóveis, onde estão os instrumentos de controle, têm reostatos para controlar a intensidade da luz desses instrumentos. A figura acima mostra como um reostato indica a quantidade de gasolina presente no tanque de um automóvel.

TERMOLOGIA

Temperatura Escalas termométricas Calor	Mudanças de estado Dilatação térmica Transmissão de calor

Termologia


TEMPERATURA (topo)		Anders Celsius (1701 - 1744)

O que é temperatura? Quando tocamos um corpo qualquer, podemos dizer se ele está "frio", "quente" ou "morno". O tato nos permite ter essa percepção. Mas em que um corpo "frio" difere de um corpo "quente" ou "morno"?
As moléculas dos corpos estão em constante movimento, em constante vibração. A energia de movimento que elas possuem é chamada energia térmica.
Se pudéssemos enxergar as moléculas de um corpo, iríamos verificar que naquele que está "frio" elas vibram menos do que naquele que está "quente".
Podemos afirmar que: Temperatura é a grandeza física que mede o estado de agitação térmica dos corpos.

Termômetros
As substâncias em geral dilatam-se (aumentam de volume) quando sofrem aumento de temperatura. Assim, uma barra de ferro, por exemplo, aumenta de comprimento quando colocada no fogo. Do mesmo modo, o volume de gás contido num balão elástico aumenta quando cresce a temperatura. A coluna de mercúrio contida num tubo sofre o mesmo efeito e aumenta de altura.
A propriedade que os corpos apresentam de mudar de volume, quando se modifica a temperatura, pode ser usada para medir temperaturas.
Os termômetros de mercúrio, muito comuns em laboratórios, clínicas médicas e mesmo em casa, funcionam baseados na dilatação do mercúrio. Digamos, por exemplo, que precisamos medir a temperatura da água de um copo. Colocamos o termômetro dentro dele e aguardamos alguns minutos para que a água e o termômetro entrem em equilíbrio térmico. A variação de temperatura, para mais ou para menos, sofrida pelo mercúrio vai fazer com que seu volume varie, para mais ou para menos. Com isso, ele sobe ou desce na escala de temperaturas, indicando o valor correto da temperatura.


ESCALA CELCIUS, FAHRENHEIT E KELVIN (topo)		Lord Kelvin (1824 - 1907)

Escala celsius
No século XVII, o físico e astrônomo sueco Anders Celsius sugeriu que a temperatura de fusão do gelo, ao nível do mar, recebesse o valor arbitrário de 0 grau (hoje 0^o C), e que a temperatura de ebulição da água, também ao nível do mar, fosse fixada em 100 graus (100^o C, valor igualmente arbitrário).
Escolhidos os pontos de fusão e ebulição da água, pode-se agora construir um termômetro calibrado na escala Celsius. Para isso é necessário um tubo fino (tubo capilar) de vidro, com um reservatório para o mercúrio. Coloca-se o conjunto num recipiente com gelo em fusão (que, portanto, está à temperatura de 0^o C), e, após alguns minutos, quando o mercúrio parar de descer, por entrar em equilíbrio térmico com a mistura água-gelo, faz-se uma marca para 0^o C. Em seguida, coloca-se o tubo em água fervente (que na escala Celsius está a 100 graus) e faz-se uma marca para 100^o C. A seguir divide-se o espaço entre as duas marcas em 100 partes e fecha-se o tubo. O termômetro está pronto para ser usado.

Escala Fahrenheit
Na escala Fahrenheit, ainda em uso nos países de língua inglesa, ao 0 e ao 100 da escala Celsius correspondem respectivamente os números 32 e 212. Assim, entre a temperatura de fusão do gelo e da ebulição da água, estão compreendidos 180º F.

Escala Kelvin
Sabe-se que não há, teoricamente, um limite superior para a temperatura que um corpo pode alcançar. Observa-se, entretanto, que existe um limite inferior. Os cientistas verificaram que é impossível reduzir a temperatura de qualquer substância a um valor inferior a -273º C (o zero absoluto).
O físico inglês lorde Kelvin propôs uma escala termométrica, que leva o seu nome. Tal escala tem origem no zero absoluto, usando como unidade de variação o grau Celsius. Na escala Kelvin, a temperatura de fusão do gelo corresponde a 273 K e a de ebulição da água, a 373 K.


CALOR (topo)		Ludwig Boltzmann (1844 - 1906)

Se colocamos em contato um corpo quente e outro frio, eles, depois de algum tempo, atingem uma temperatura comum, intermediária entre suas temperaturas iniciais. Durante esse processo, ocorre uma passagem de calor do corpo mais quente para o mais frio. Que transformações o fluxo de calor provoca no interior de cada corpo? Do ponto de vista microscópico, ou seja, a nível molecular, o que é o calor?
Já vimos que a temperatura é uma medida da vibração das moléculas. Quando os dois corpos são postos em contato, dá-se o encontro, na superfície que os separa, das moléculas velozes do corpo quente com as moléculas lentas do corpo frio.
Em decorrência dos choques, as moléculas rápidas perdem velocidade e as lentas ficam mais velozes. Com o passar do tempo, esse processo se estende também para o interior de ambos os corpos, até que os dois diferentes tipos de molécula fiquem, em média, com a mesma energia cinética. No final do processo, as moléculas do corpo frio apresentam mais energia cinética do que tinham de início; com as moléculas do corpo quente, ocorre o contrário. No conjunto, há uma passagem de energia do corpo quente para o corpo frio.
O calor é, portanto, uma transferência de energia entre dois corpos que inicialmente apresentam temperaturas diferentes.

MUDANÇAS DE ESTADO (topo)

Josiah Gibbs (1839 - 1903)

Qualquer substância pode ser sólida, líquida ou gasosa, conforme a temperatura e a pressão em que se encontre. Por exemplo, a água se apresenta tanto no estado sólido, quanto no estado líquido ou no gasoso. Sob pressão normal, se formos aumentando a temperatura do gelo, ele passará a 0^o C, ao estado líquido e depois, a 100^o C, ao estado gasoso.
Quase todos os corpos, com o aumento de temperatura, se comportam como a água, ou seja, passam do estado sólido ao, líquido e então ao gasoso.
Toda mudança de estado é acompanhada de absorção ou de liberação o de energia. Na fusão de um sólido e na evaporação de um líquido há recebimento de energia do exterior. Na condensação de um gás e na solidificação de um líquido há envio de energia ao exterior.
Vamos pôr alguns pedaços de substância sólida (por exemplo, de estanho) num recipiente e deixá-lo sobre o fogo. Num termômetro colocado dentro do recipiente, poderemos observar como muda a temperatura do estanho. Inicialmente, ela aumenta, até que, ao chegar a 232^o C, o estanho começa a fundir.
Durante todo o tempo em que dura o processo de fusão, a temperatura não aumenta, mas se mantém constante a 232^o C. Quando todo o estanho estiver liquefeito, a temperatura voltará a subir.
A passagem do estado sólido ao estado líquido ocorre a uma temperatura bem determinada (no caso do estanho, 232^o C), denominada temperatura de fusão.

Calor latente
Ao receber calor, um bloco de gelo a 0^o C derrete, transformando-se em água no estado líquido. Por mais que o gelo receba calor, enquanto está ocorrendo a mudança de estado, sua temperatura permanece constante e, nesse caso, o calor recebido pelo gelo recebe o nome de calor latente.
Podemos dizer que calor latente é aquele que provoca mudança de estado de uma substância sem alterar sua temperatura.
As experimentações feitas por físicos em laboratórios mostram que a quantidade de calor requerida numa mudança de estado depende da substância (água, ferro, chumbo etc.) e de sua massa. No caso do gelo, são necessárias 80 calorias para que 1 grama passe para o estado líquido.

DILATAÇÃO TÉRMICA (topo)

John Dalton (1766 - 1844)

Você já observou os trilhos de uma estrada de ferro? Entre dois pedaços consecutivos de trilho, há um espaço. As pontes de concreto, quando muito extensas, não são construídas em um único bloco. São formadas por vários blocos de concreto, construídos um ao lado do outro. E, entre dois blocos vizinhos, também há um espaço. Esses espaços são calculados pelos construtores de linhas férreas ou de pontes porque, sob a ação do calor, o aço e o concreto aumentam de tamanho.
A maioria dos materiais dilata-se quando aquecida e contrai-se, quando resfriada. Por estarem relacionados com o aumento ou a diminuição da temperatura dos corpos, esses fatos são conhecidos, como dilatação e contração térmica.
Se uma linha férrea fosse construída com os trilhos se tocando, a dilatação que ocorreria quando os trilhos se aquecessem provocaria o entortamento da linha. Com as pontes aconteceria coisa semelhante. Se uma ponte de concreto fosse construída em um único bloco, a dilatação do concreto, quando a temperatura aumentasse, causaria rachaduras na ponte.
Por que os materiais se dilatam ou se contraem, termicamente? Já vimos que, quando um corpo absorve calor, a agitação térmica de suas moléculas torna-se mais intensa, provocando, um aumento na temperatura desse corpo. Com o aumento da agitação térmica, aumenta a amplitude da vibração de cada átomo. Assim, o volume necessário para acomodar os átomos ou moléculas de um sólido em alta temperatura é maior do que o volume ocupado pelas mesmas partículas quando o material está em temperaturas mais baixas.

TRANSMISSÃO DE CALOR (topo)

Paule-Emile Clapeyron (1799 -1864)

Condução
Experimente pegar uma vareta metálica de uns 30 cm e aquecer uma de suas extremidades na chama de uma vela. Após algum tempo, a extremidade que você segura também estará quente. Isso acontece porque o calor se propaga através da vareta e atinge sua mão. Esse processo de propagação do calor através das moléculas do meio é chamado de condução.
Os materiais em geral apresentam diferentes condutibilidades, ou seja, alguns conduzem mais calor que outros. Os metais costumam ser bons condutores de calor, enquanto o isopor, a lã de vidro, a borracha, o amianto e a madeira são maus condutores; podemos até dizer que são isolantes térmicos (não conduzem calor).
As paredes das geladeiras são forradas com lã de vidro para evitar que entre calor dentro delas. As paredes dos fornos também são forradas com lã de vidro, só que para evitar que o calor saia.
Os agasalhos que usamos no inverno também são feitos de isolantes térmicos, como a lã. Assim, o calor produzido pelo nosso corpo não escapa para a atmosfera, e nos sentimos aquecidos. No deserto, ao contrário do que se imagina, devem ser usadas grossas roupas de lã. Isso impede que o forte calor fique em contato com a pele.

Convecção
Podemos observar o fenômeno da convecção no funcionamento de uma geladeira. Existe um motivo para que o congelador esteja sempre na parte superior da geladeira. O congelador esfria o ar, que se torna mais denso e tende a descer. Enquanto desce, ele retira calor dos alimentos que encontra. Nesse tempo, o ar quente das partes inferiores da geladeira tende a subir. Em contato com o congelador, ele esfria e o processo continua.
Podemos então dizer que a convecção é o processo de transmissão de calor através do deslocamento de massas de fluidos (líquidos ou gases).
Nos radiadores de automóveis também temos um exemplo de convecção. A água quente do motor, por ser menos densa, tende a subir para o radiador, onde esfriará. Voltando ao motor, já mais fria, ela resfriará o motor, se aquecerá e o processo terá seguimento.

Irradiação
O calor do Sol percorre milhões de quilômetros até chegar à Terra. Essa propagação não se dá por condução nem por convecção. Nesse trajeto, o calor se propaga no vazio por irradiação, isto é, através de ondas.
Podemos perceber a irradiação em outras situações. Você sente o calor que vem de um forno aceso, mesmo não encostando nele.
A rigor, todos os objetos irradiam calor o tempo todo. Seu corpo mesmo está irradiando neste exato momento.
Quando a temperatura de um corpo é constante, é porque existe um equilíbrio entre o calor recebido e o calor irradiado ou cedido por condução ou convecção.
A estufa de plantas é um interessante exemplo de irradiação de calor. O vidro permite que o calor do Sol entre e atinja as plantas. Esse calor é absorvido pelas plantas e pelos demais objetos da estufa e irradiado em forma de outras ondas, que não conseguem atravessar o vidro. O calor permanece então dentro da estufa, favorecendo o crescimento das plantas.

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TEMPERATURA (topo)

ESCALA CELCIUS, FAHRENHEIT E KELVIN (topo)

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