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Equilíbrio térmico: princípio zero da termodinâmica Básico

Publicado em 12/06/2008 

Ficha de Aprendizagem

Síntese

Exposição da lei zero da termodinâmica através do exemplo da mistura de dois líquidos com temperaturas diferentes, com a explicação dos conceitos de contacto e equilíbrio térmico.

Palavras-chave
  • Temperatura
  • Calor
  • Contacto térmico
  • Equilíbrio térmico
Objectivos de aprendizagem

A aprendizagem neste tópico envolve os seguintes objectivos:

  • Compreender a lei zero da termodinâmica;
  • Definir os conceitos de contacto térmico e equilíbrio térmico.
Pré-requisitos

Os seguintes conhecimentos são essenciais para a compreensão deste tópico:

É bastante vulgar a ideia de que dois objectos com diferentes temperaturas iniciais, quando postos em contacto, passado algum tempo atingem ambos uma temperatura intermédia.

Por exemplo, ao se misturar café quente com leite frio, a temperatura do leite aumenta, e consequentemente a temperatura do café diminui. Após algum tempo, a temperatura desta mistura estabiliza num valor inferior à sua temperatura do café, e obviamente superior à temperatura do leite.

Deste modo, diz-se que dois ou mais objectos estão em contacto térmico, quando energia sob a forma de calor pode ser trocada entre eles, como é o caso do exemplo anterior. O momento a partir do qual esses objectos em contacto térmico, deixam de trocar energia entre si designa-se por equilíbrio térmico, e no caso anterior ocorre quando a água estabiliza a sua temperatura num valor inferior ao inicial.

É possível determinar se dois objectos A e B que não estejam em contacto térmico, se encontram ou não em equilíbrio térmico.

Para tal, coloca-se um termómetro em contacto térmico com o objecto A, esperando que se atinja o equilíbrio térmico entre ambos, ou seja até que a temperatura no termómetro se mantenha constante. Realiza-se o mesmo procedimento para o objecto B e caso as duas medidas sejam iguais, os dois objectos estão em equilíbrio térmico. Nesta situação, se forem postos em contacto, não ocorrerá nenhuma troca de energia entre ambos.

Este resultado é conhecido como:

Lei Zero da Termodinâmica

Se dois objectos A e B fora de contacto térmico entre si, estão cada um em equilíbrio térmico com um terceiro objecto, então os objectos A e B encontram-se mutuamente em equilíbrio térmico.

A lei zero da termodinâmica possibilita uma melhor compreensão do conceito de temperatura, a qual é uma grandeza física que indica se dois ou mais objectos, estão ou não em equilíbrio térmico.

Autor e Créditos

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Referências Bibliográficas

  • [1] Fiolhais C., Valadares J., Silva L., Teodoro V., Física 10º Ano, Didática Editora, Lisboa, 2000.
  • [2] Serway, R. A., Jewett, J. W., Physics for Scientists and Engineers, Thomson Learning, Belmont, 2004.
 

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