Show Compartilhe o artigo: Ah, essa é uma pergunta interessante: "Por que o
calor passa de um corpo de maior temperatura para outro de menor temperatura?" Sempre ouvimos isso nas aulas de Física, afirmação a qual é derivação direta da 2° Lei da Termodinâmica, ou seja, que o calor flui espontaneamente do corpo de mais alta temperatura para o corpo de mais baixa temperatura, exceto se trabalho externo for efetuado no sistema analisado. E qual a razão para isso?
Toda a matéria normal emite radiação eletromagnética quando sua temperatura está acima do zero absoluto (temperatura mínima limite no Universo), independentemente dos efeitos de fluorescência ou fosforescência. Isso se dá pela conversão da energia de movimento das partículas em energia eletromagnética, seja por excitação eletrônica ou outros processos quânticos. Quanto maior a temperatura do corpo, mais energia eletromagnética liberada. No caso do corpo humano, por exemplo, nossa temperatura corporal é suficiente para produzir radiação infravermelha de forma majoritária e isso justifica os sensores e binóculos de infravermelho usados para facilitar a visão noturna. Uma barra metálica, à medida que vai se aquecendo, começa a ficar cada vez mais vermelha e vai mudando de cor para radiações cada vez mais energéticas com o contínuo fornecimento de calor. Sabemos das temperaturas das estrelas analisando as radiações por ela emitidas a partir do processo acima descrito (a base de análise, claro). Isso tudo entra na teoria da Radiação de Corpo Negro, onde não há reflexão de luz e, sim, emissão espontânea associada à temperatura.
Bem, então, voltando a nossa pergunta inicial, porque um corpo com menor temperatura recebe calor de um corpo de maior temperatura, e porque o oposto não ocorre, ou seja, um corpo "frio" doando calor e ficando ainda mais frio do que o meio ao seu redor? Teremos aqui dois processos de transferência do calor justificando esse fenômeno: através da cinética e através da absorção de radiação eletromagnética. - Continua após o anúncio - - Continua após o anúncio - Vale lembrar aqui que essa energia eletromagnética não será distribuída de forma igualitária no processo de emissão. Pode parecer loucura, mas tanto você quanto o Sol emitem radiação em todas as faixas de comprimento de onda, ou seja, desde os violentos raios gama até às inofensivas ondas de rádio. Mas, calma, porque você não é um mutante radioativo! Primeiro, a quantidade de quanta energia eletromagnética um corpo irá irradiar (M) irá depender da temperatura superficial de um objeto (T), obedecendo à Lei de Stefan-Boltzmann, como descrito no quadro abaixo - apenas observando que essa lei assume que o corpo está se comportando como um corpo negro, ou seja, um emissor ideal (uma estrela como o Sol é quase um corpo negro). O Sol, por exemplo, a uma temperatura próxima de 6000°C emite cerca de 150 mil vezes mais energia por unidade de área do que a Terra, esta a qual possui uma temperatura superficial média de 15°C. Porém, um corpo emite radiação ao longo de múltiplos comprimentos de onda, incluindo aqueles muito pequenos (gama, raio X) até aqueles muito grandes (micro-ondas, rádio), obedecendo à Lei de Distribuição de Wien,, ou seja, existe um pico máximo de comprimento de onda emitido por um corpo inversamente proporcional à sua temperatura. Isso quer dizer que a energia eletromagnética total sendo emitida por um corpo irá se concentrar em faixas de radiação cada vez menos energéticas à medida que a temperatura diminui. Por exemplo, você, neste momento, lendo este artigo, está emitindo radiação eletromagnética em todo o espectro. Mas como sua temperatura é em torno de 36°C, quase toda a totalidade energética estará concentrada na faixa do infravermelho de ondas longas, enquanto as emissões em outras faixas serão mínimas e quase inexistentes nas faixas muito energéticas (UV, raios X e gama). Agora, para acharmos a curva de densidade espectral da radiação eletromagnética emitida pelo corpo negro, basta usarmos a Lei de Plank (considerando o corpo negro em equilíbrio térmico a uma dada temperatura), como mostrado no esquema abaixo. Pronto temos agora a ferramenta para esboçarmos as curvas exibidas para cada temperatura do gráfico acima (3000K-6000k). Esse é o motivo, por exemplo, do Sol ser branco quando observado no espaço, já que sua emissão máxima (como pode ser visto, novamente, na figura acima, na curva de temperatura de 6000K) será na faixa do visível, onde a energia emitida está mais concentrada no intervalo correspondente ao azul-verde na média de variações de temperatura da nossa estrela. Como o Sol produz uma quantidade relativamente equilibrada em toda a faixa do visível, ele acaba sendo percebido como uma junção de todas as cores (branco). Por outro lado, podemos citar a estrela Supergigante Azul Rigel, a qual possui uma temperatura superficial superior a 12000°C e acaba com isso emitindo muito mais azul do que os outros comprimentos de onda no espectro visível. Com isso, no Espaço, a Rigel possui uma coloração mais azulada. Já a estrela Supergigante Vermelha Betelgeuse possui uma temperatura superficial em torno de 3500°C e acaba emitindo muito mais vermelho. Isso faz a Betelgeuse ter uma coloração mais avermelhada. Saindo do campo estelar, outro exemplo, também já mencionado, é um pedaço de metal sendo continuamente aquecido. Primeiro vemos ele ficando vermelho, depois laranja e até amarelo, com faixas de radiação eletromagnética cada vez mais abundantes em frequências cada vez maiores (mais energéticas) à medida que a temperatura aumenta. Porém, no caso do típico aquecimento de um pedaço de metal, temos uma importante observação. Bem, em temperaturas em torno de 5727°C temos uma emissão máxima em torno da região do visível, como o Sol. Já o metal sólido, mesmo estando avermelhado ou amarelado em um máximo aquecimento, ainda possui um pico de emissão máximo no infravermelho (perto de 2 μm), já que o material estará em temperatura máxima em torno de 1500°C (ou caso contrário, já teria entrado em ebulição há muito tempo com temperaturas próximas de 6000°C). Mas como o olho humano não consegue enxergar o infravermelho, acaba que apenas os comprimentos de onda abaixo da curva de distribuição no visível são notados, e quanto maior a temperatura, maior a emissão em faixas do visível mais energéticas (amarelo > laranja > vermelho) - sendo percebidas preferencialmente obedecendo também à sensibilidade diferenciada do olho humano a cada uma delas por causa das pequenas quantidades emitidas. Mas só conseguimos ver essas cores porque a temperatura está muito alta e, com isso, emitindo bastante energia eletromagnética próxima da faixa do visível, mesmo o pico máximo ainda estando no infravermelho. - Continua após o anúncio - Artigos complementares:
Quanto maior a energia cinética das partículas menor a temperatura do corpo?Quanto maior é o grau de agitação das partículas de um corpo, maior é sua temperatura, ou seja, mais elevado é o seu estado térmico. A energia térmica pode transferir-se de um corpo para outro, mas sempre se transfere do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.
Quanto maior a temperatura de um corpo maior a energia cinética?Sendo assim, podemos dizer que quanto maior for a temperatura de um corpo, maior será a agitação de suas moléculas (ou partículas) e, portanto, maior também será a sua energia térmica.
Qual é a relação entre a temperatura é a energia cinética?CALOR é definido como energia cinética total dos átomos e moléculas que compõem uma substância. TEMPERATURA é uma medida da energia cinética média das moléculas ou átomos individuais.
O que a temperatura de um corpo indica sobre as moléculas é ou partículas que o compõe?Grau de agitação dos átomos ou moléculas de um corpo
A temperatura diz respeito à medida da energia cinética ligada ao movimento das partículas. Quanto mais agitados eles estiverem maior será a temperatura, independente dos estados físicos da água, seja sólido, líquido ou gasoso.
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