Conceito de calor

Aristóteles (384-322 a.C.) partiu de dois pares de quantidades opostas, quente/frio e seco/úmido, para compor os quatro elementos de que a matéria é constituída:

A terra: frio e seco

O ar: quente e úmido

A água: fria e úmida

O fogo: quente e seco

Becher (1635-1682) retira o fogo dentre os elementos e admite três tipos de terra: a terra vitrificável que daria corpo as substâncias, a terra untuosa que daria cor e a terra mercurial, ou fluida, provendo densidade e brilho.

Stahl (1660-1734), aluno de Becher, desenvolveu essa teoria e identificou a terra untuosa, oleosa, à propriedade de combustão dos corpos, chamando-a de flogístico. Assim todo corpo capaz de experimentas combustão contém flogístico e quando o corpo queima o flogístico escapa para o ar.

Contudo, as experiências indicavam que certas substâncias, ao serem aquecidas perdiam peso (madeira em cinzas), enquanto outras tornavam-se mais pesadas (metal na suas cinzas), e a teoria dizia que a combustão implicava na perda de flogístico.

O flogístico dominou até sua refutação por Lavoisier (1743-1794) que publicou, nas Memórias da Academia de Ciência de Paris de 1786, depois de muitas e cuidadosas experiências, medindo as massas das substâncias envolvidas, que a combustão  é a combinação do oxigênio com a substância combustível.

Lavoisier fundou a Química Moderna em 1789, com a publicação de seu livro “Tratado Elementar da Química”, estabelecendo a Lei de Conservação das Massas, definindo claramente o que entenderia por elemento químico e fornecendo a primeira tabela dos elementos, entre os quais incluiu o calórico.

Para dar conta do fenômeno que quando dois corpos, um quente e um frio, são postos em contato e um se esfria e outro se aquece até não se poder distinguir se um está mais quente, ou mais frio, do que o outro, fez-se analogia com o escoamento da água.

Esta teoria é aceita pela grande maioria da comunidade cientifica da época. No entanto. Desde o inicio do século XVIII, alguns cientistas começam a manifestar a sua discordância com a teoria, pois entendem que a mesma não explica, de modo satisfatório, certos fenômenos como, por exemplo, a produção de calor quando se atritam dois corpos.

Neste ponto, encontramos Benjamin Thompson (1753-1814), conde Rumford, personagem meio aventureiro meio cientista, que ao fabricar canhões para a defesa da cidade de Munique, fazendo perfurar um cilindro rodando em volta do eixo do torno, contra uma broca estacionária, observou que muito calor era gerado, obrigando que tudo fosse mergulhado em água.

Segundo a teoria do calórico, os canhões de Rumford aqueciam-se porque o material era despedaçado pelas brocas, expelindo o fluido térmico. Cético, o conde pediu a seus empregados que utilizassem uma broca completamente espanada.

O calor produzido era ainda maior, medindo a quantidade de calor liberada em algumas horas, pelo aquecimento de uma amostra de água, Rumford mostrou que se o canhão contivesse tal quantidade de calórico certamente fundiria.

A única saída encontrada por Rumford foi imaginar que o calor não era um fluido, mas sim uma forma de movimento.

Porém a identificação definitiva de calor com energia foi feita pelo físico inglês James Prescott Joule (1818-1889), que estabeleceu inclusive a equivalência entre as duas quantidades.

É importante frisar que o termo calor só pode ser usado para indicar a energia térmica em trânsito, isto é, a energia térmica que está se transferindo em virtude de uma diferença de temperatura.

Portanto, atualmente, o calor é a energia térmica que se transfere entre corpos a diferentes temperaturas.

Lista de exercícios

1. Para se admitir a existência de calor deve haver:

a)  uma diferença de temperatura.

b)  uma diferença de massas.

c) uma diferença de energias.

2. No interior de um quarto que não tenha sido aquecido ou refrigerado durante vários dias

a) a temperaturas dos objetos de metal é inferior à dos objetos de madeira.

b) a temperatura dos objetos de metal, das cobertas e dos demais objetos é a mesma.

c) nenhum objeto apresenta temperatura.

3. Dois cubos metálicos A e B são postos em contato. A está mais "quente" do que B. Ambos estão mais "quentes" do que o ambiente. Após um certo tempo, a temperatura de A e B será

a) igual à temperatura do ambiente.

b) igual à temperatura inicial de B.

c) uma média entre as temperaturas iniciais de A e B.

4. Objetos de metal e de plástico são colocados no interior de um "freezer" que se encontra a -20ºC. Depois de alguns dias, pode-se afirmar que a temperatura dos objetos de plástico é

a) maior que a dos objetos de metal.

b) menor que a dos objetos de metal.

c) igual à dos objetos de metal.

5. Para se admitir a existência de calor

a) basta um único sistema (corpo).

b) são necessários, pelo menos, dois sistemas.

c) basta um único sistema, mas ele deve estar "quente".