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Equilíbrio térmico
QUÍMICA
Equilíbrio térmico é a situação obtida após dois ou mais corpos trocarem calor e, então, alcançarem uma temperatura igual entre si.
Equilíbrio térmico é a condição em que um corpo encontra-se na mesma temperatura que suas vizinhanças. Observa-se que todos os corpos que se encontram em temperaturas mais altas que seus vizinhos tendem a ceder-lhes calor de forma espontânea até que ambos passem a apresentar a mesma temperatura.
Equilíbrio térmico e lei zero da Termodinâmica
O equilíbrio térmico é o conceito central por trás da lei zero da Termodinâmica. Tal lei estabelece que, no caso em que dois sistemas termodinâmicos, A e B, encontrem-se em equilíbrio térmico com um terceiro sistema termodinâmico, C, então, A e B também estarão em equilíbrio térmico.
No equilíbrio térmico, as temperaturas finais de cada corpo devem ser iguais: TA = TB = TC
No equilíbrio térmico, as temperaturas finais de cada corpo devem ser iguais: TA = TB = TC
“Se dois corpos encontrarem-se em equilíbrio térmico com um terceiro corpo, então, esses corpos estarão em equilíbrio térmico entre si.”
Outra forma de entendermos o equilíbrio térmico é a partir da energia interna dos corpos. A energia interna, ou simplesmente energia térmica, é uma grandeza física diretamente proporcional à temperatura do corpo. Por isso, caso haja corpos com diferentes temperaturas dentro do mesmo sistema termodinâmico, eles estarão com diferentes módulos de energia interna e, portanto, transferirão parte dessa energia entre si até que não haja nenhuma diferença entre suas energias internas. Quer saber mais sobre o que é energia interna e quais são as suas propriedades? Acesse o artigo: Energia interna.
Calor e equilíbrio térmico
A transferência de calor sempre ocorre de forma espontânea, no sentido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. Essa transferência de energia em forma de calor pode ocorrer por meio de processos como a condução, convecção e radiação.
Condução: É a transferência de calor entre corpos que ocorre especialmente em sólidos. Nesse tipo de condução, não ocorrem transferências de massa. Esse tipo de transferência de calor explica como ocorre o equilíbrio térmico em metais, por exemplo.
Convecção: É uma transferência de calor que ocorre em fluidos. Nessa modalidade de transferência de calor, há a transferência de massa, uma vez que o fluido aquecido move-se, formando correntes de convecção até que todo o fluido atinja o equilíbrio térmico.
Radiação: É a transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas, portanto, esse processo ocorre mesmo que não haja um meio físico entre o corpo e outro corpo em diferentes temperaturas. O calor que é transferido, nesse caso, é o equivalente a ondas eletromagnéticas de menor energia que a luz visível, tratando-se, dessa forma, de radiações térmicas, localizadas na região do infravermelho.
Os dois líquidos da figura transferem calor entre si até que suas temperaturas fiquem iguais.
Os dois líquidos da figura transferem calor entre si até que suas temperaturas fiquem iguais.
Quer saber mais sobre como ocorrem cada um dos processos de transferência de calor? Acesse o artigo: Processos de propagação de calor.
Calor sensível
Quando há diferença de temperatura entre dois corpos, ou entre um corpo e suas vizinhanças, haverá troca de calor entre eles de forma espontânea, de modo que o corpo de temperatura mais elevada resfrie-se, e os corpos de menor temperatura aqueçam-se até que todos atinjam a temperatura de equilíbrio térmico.
A quantidade de calor que é trocada entre corpos que se encontram em diferentes temperaturas é chamada de calor sensível e essa quantidade pode ser calculada a partir da fórmula mostrada na figura abaixo:
Q – calor (cal ou J)
m – massa (g ou kg)
c - calor específico (cal/gºC ou J/kg.K)
ΔT – variação de temperatura (ºC ou K)
Na fórmula mostrada acima, é importante destacarmos a grandeza de nome calor específico. Tal grandeza mede a quantidade de energia por massa que alguma substância precisa ceder, ou absorver, para ter a sua temperatura variada em 1ºC. No caso da água pura, por exemplo, e em condições normais de pressão, para variarmos sua temperatura em 1ºC é necessário 1,0 caloria para cada grama de água.
Assim, todas as substâncias que têm contato térmico estabelecido entre si tendem a atingir a condição de equilíbrio térmico com o passar do tempo de forma espontânea, no entanto, algumas necessitam de uma maior quantidade de energia para tal e isso afeta diretamente a temperatura para atingir o equilíbrio térmico.
Espero ter ajudado, BONS ESTUDOS! :)