Física · 8.ª–12.ª classe

Qual é a diferença entre calor e temperatura?

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Resposta curta

Temperatura mede o grau de agitação das partículas de um corpo (a sua energia cinética média) e diz se ele está mais quente ou mais frio. Calor é a energia que passa de um corpo para outro por existir uma diferença de temperaturas. A temperatura é uma propriedade do corpo; o calor é energia em trânsito.

Definição de temperatura

Todos os corpos são formados por partículas (átomos, moléculas) em movimento permanente. Quanto mais depressa se agitam, mais quente o corpo nos parece e maior é a sua temperatura. A temperatura é, por isso, uma medida do estado de agitação térmica: está ligada à energia cinética média de cada partícula e não ao número de partículas.

  • Mede-se com um termómetro.
  • Unidades: grau Celsius (°C) no dia a dia e kelvin (K) no Sistema Internacional (SI).
  • É uma grandeza que um corpo possui: pode dizer-se «a água está a 25 °C».

Definição de calor

Quando dois corpos a temperaturas diferentes se põem em contacto, o mais quente fica mais frio e o mais frio fica mais quente. Houve passagem de energia do primeiro para o segundo, e essa energia transferida chama-se calor.

  • Só faz sentido falar em calor quando há transferência: um corpo não «tem» calor, tem energia interna; o calor é a parte dessa energia que é trocada.
  • Tem a unidade de energia: o joule (J). Usa-se também a caloria (1 cal ≈ 4,18 J).
  • A transferência ocorre sempre do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura, até as temperaturas se igualarem (equilíbrio térmico).

Calor necessário para variar a temperatura

Q = m × c × ΔT Q = calor (J); m = massa (kg); c = calor específico (J/(kg·K)); ΔT = variação de temperatura (K ou °C)

Para a água líquida, c ≈ 4 200 J/(kg·K). Este valor significa que 1 kg de água precisa de 4 200 J para subir 1 °C.

Quadro comparativo

AspetoTemperaturaCalor
O que éMedida do grau de agitação das partículasEnergia transferida por diferença de temperatura
InstrumentoTermómetroCalorímetro (medição indireta)
Unidades°C, K, °FJ, cal
Depende da massa?NãoSim (mais massa, mais energia trocada)
É propriedade do corpo?SimNão: só existe durante a transferência
Símbolo habitualT ou θQ

Semelhanças

Ambos estão ligados ao movimento das partículas, ambos se estudam na Termologia e é a diferença de temperatura que faz o calor fluir. Quando as temperaturas se igualam, o calor deixa de passar, mesmo que os corpos tenham energias internas muito diferentes.

Como memorizar a diferença

  • Temperatura = «quão quente está» (termómetro).
  • Calor = «quanta energia passou» (joules).
  • Pense numa chávena e num balde de água, ambos a 80 °C: têm a mesma temperatura, mas o balde pode ceder muito mais calor ao arrefecer.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Mesma temperatura, calor diferente

Enunciado: Uma chávena com 0,2 kg de água e um balde com 10 kg de água estão ambos a 80 °C. Calcule o calor que cada um cede ao arrefecer até 20 °C. Considere c = 4 200 J/(kg·K).

Resolução:

  1. Variação de temperatura: ΔT = 80 − 20 = 60 °C (em módulo).
  2. Chávena: Q = 0,2 × 4 200 × 60 = 840 × 60 = 50 400 J.
  3. Balde: Q = 10 × 4 200 × 60 = 42 000 × 60 = 2 520 000 J.

Resposta: a chávena cede 50 400 J e o balde 2 520 000 J. Verificação: a massa do balde é 50 vezes maior (10 ÷ 0,2 = 50) e 50 400 × 50 = 2 520 000.

Exemplo 2 — Calor para aquecer água

Enunciado: Quanto calor é preciso para aquecer 2 kg de água de 20 °C a 70 °C? Considere c = 4 200 J/(kg·K).

Resolução:

  1. ΔT = 70 − 20 = 50 °C.
  2. Q = m × c × ΔT = 2 × 4 200 × 50.
  3. 2 × 4 200 = 8 400 e 8 400 × 50 = 420 000.

Resposta: Q = 420 000 J (420 kJ). Verificação: 420 000 ÷ (2 × 50) = 4 200, o valor de c.

Exemplo 3 — Nível de exame: o sentido do calor

Enunciado: Um bloco de metal a 90 °C é mergulhado em água a 30 °C, num recipiente isolado. (a) Em que sentido flui o calor? (b) Quando pára a transferência? (c) A temperatura final pode ser 100 °C?

Resolução:

  1. O calor flui do corpo de maior temperatura (metal, 90 °C) para o de menor temperatura (água, 30 °C).
  2. A transferência pára quando as temperaturas se igualam: equilíbrio térmico.
  3. A temperatura final fica entre 30 °C e 90 °C. Não pode ser 100 °C, porque o sistema está isolado e o metal não tem como aquecer a água acima da sua própria temperatura inicial.

Resposta: (a) do metal para a água; (b) no equilíbrio térmico; (c) não, fica entre 30 °C e 90 °C.

Erros frequentes

  • Dizer «este corpo tem muito calor». Um corpo tem temperatura e energia interna; o calor só existe a passar de um corpo para outro. Escreva «o corpo cede/recebe calor».
  • Pensar que temperatura mais alta significa sempre mais calor. Uma faísca de fogareiro está a temperatura altíssima, mas cede pouquíssima energia por ter massa minúscula.
  • Medir calor com termómetro. O termómetro mede temperatura; o calor calcula-se (Q = m × c × ΔT) ou mede-se num calorímetro.
  • Trocar as unidades: °C e K para temperatura, J e cal para calor.
  • Achar que o frio «entra» no corpo. O que acontece é o calor sair do corpo mais quente para o ambiente mais frio, nunca o contrário espontaneamente.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Diga, para cada situação, se se trata de calor ou de temperatura: (a) «a sopa está a 60 °C»; (b) «a sopa cedeu energia ao prato»; (c) «a febre chegou aos 39 °C».

Ver solução

(a) Temperatura. (b) Calor, porque é energia transferida entre corpos. (c) Temperatura.

2Exercício 2

Duas barras de ferro estão a 100 °C, uma com 1 kg e outra com 5 kg. Qual tem maior temperatura? Qual pode ceder mais calor ao arrefecer até à temperatura ambiente?

Ver solução

Têm a mesma temperatura (100 °C). A barra de 5 kg pode ceder mais calor, porque o calor trocado é proporcional à massa (Q = m × c × ΔT).

3Exercício 3

Calcule o calor necessário para aquecer 0,5 kg de água de 25 °C a 45 °C (c = 4 200 J/(kg·K)).

Ver dica

Comece por calcular ΔT.

Ver solução

ΔT = 45 − 25 = 20 °C. Q = 0,5 × 4 200 × 20 = 2 100 × 20 = 42 000 J.

4Exercício 4

Um pedaço de gelo a 0 °C é posto na mão. Em que sentido flui o calor? A mão tem temperatura mais alta ou mais baixa do que o gelo?

Ver solução

A mão está a cerca de 30 a 35 °C, portanto mais quente que o gelo (0 °C). O calor flui da mão para o gelo, e por isso o gelo derrete e a mão sente frio.

5Exercício 5

Num dia quente, uma panela de 3 kg de água a 20 °C recebe 252 000 J. Qual é a temperatura final, se não houver perdas? (c = 4 200 J/(kg·K))

Ver dica

Resolva Q = m × c × ΔT em ordem a ΔT.

Ver solução

ΔT = Q ÷ (m × c) = 252 000 ÷ (3 × 4 200) = 252 000 ÷ 12 600 = 20 °C. Temperatura final = 20 + 20 = 40 °C.

Perguntas frequentes

Qual é mais importante, o calor ou a temperatura?

Nenhum é «mais importante»: respondem a perguntas diferentes. A temperatura diz o estado térmico do corpo; o calor diz quanta energia foi trocada. Os problemas de Termologia quase sempre pedem ambos, ligados por Q = m × c × ΔT.

Podem ocorrer em simultâneo?

Sim. Enquanto um corpo recebe calor, a sua temperatura pode subir. Mas há exceção: durante uma mudança de estado (gelo a derreter a 0 °C) o corpo recebe calor e a temperatura mantém-se constante, porque a energia serve para separar partículas e não para as agitar mais.

Como não os confundir nos exames?

Procure a unidade e o verbo. Se a resposta é em °C ou K, é temperatura; se é em J ou cal e o enunciado fala de «ceder», «receber», «fornecer», é calor. Se o enunciado diz que algo «tem calor», reescreva mentalmente como «tem energia interna».

Porque é que o metal parece mais frio do que a madeira à mesma temperatura?

Porque o metal conduz o calor muito melhor: retira-o da sua mão mais depressa, e o seu cérebro interpreta essa perda rápida como «mais frio». Os dois estão à mesma temperatura; o que difere é a rapidez da transferência de calor.

Resumo

  • Temperatura mede a agitação média das partículas (°C, K); é lida no termómetro.
  • Calor é energia transferida por diferença de temperatura (J, cal); simboliza-se por Q.
  • O calor flui sempre do corpo mais quente para o mais frio, até ao equilíbrio térmico.
  • Dois corpos à mesma temperatura podem trocar quantidades de calor muito diferentes, conforme a massa e o material.
  • Q = m × c × ΔT liga os dois conceitos; na mudança de estado há calor sem variação de temperatura.

Onde aprofundar

  • O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
  • O Sistema Internacional de Unidades, descrito pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM).
  • O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), capítulos sobre temperatura e calor.

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