O que aconteceu com a terceira garrafa que ficou fora da geladeira (à temperatura ambiente)?

Lei Zero da Termodinâmica é aquela que trata das condições para que dois corpos (A e B) obtenham o equilíbrio térmico com um terceiro corpo (C).

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Exercícios Resolvidos
O que aconteceu com a temperatura interna antes e depois de ter adicionado a garrafa em um recipiente com água fria?
Por que a garrafa soa quando sai da geladeira?
O que acontece com o volume de uma garrafa pet após ser colocada numa geladeira por algumas horas?
Como ocorre a nuvem na garrafa?

Um termômetro (corpo A) em contato com um copo de água (corpo B) e, por outro lado, um termômetro em contato com uma taça contendo água e gelo (corpo C) obtêm a mesma temperatura.

Se A está em equilíbrio térmico com B e se A está em equilíbrio térmico com C, logo B está em equilíbrio térmico com C. Isso acontece apesar de B e C não estarem em contato.

É o que acontece quando colocamos dois corpos com temperaturas diferentes em contato. O calor é a energia transferida do corpo com a temperatura mais alta para o corpo com a temperatura mais baixa.

Vamos imaginar um xícara de café bem quente. Você tem pressa para tomá-lo e, então, precisa esfriar para não se queimar. Assim, junta leite ao café.

A temperatura do café (T1) é maior do que a temperatura do leite (T2), ou seja T1 > T2.

Mas agora temos café com leite, cuja temperatura em decorrência do contato de T1 e T2, após algum tempo, resulta em T3, o que quer dizer que atingiu o equilíbrio térmico. Deste modo, temos que T1 > T3 > T2.

A temperatura é influenciada pelo tipo de material com que é feito. Em outras palavras, a temperatura depende da condutividade térmica, maior ou menor em materiais diferentes.

Os termômetros foram inventados para medir corretamente a temperatura, afinal, a percepção sensorial não era eficaz.

Existem três escalas de temperaturas: Celsius (ºC), Kelvin (K) e Fahrenheit (ºF). Saiba mais em Escalas Termométricas.

Importa referir que a Lei Zero da Termodinâmica foi postulada depois das primeiras leis da termodinâmica, a Primeira Lei da Termodinâmica e a Segunda Lei da Termodinâmica.

Foi pelo fato de ela ser necessária para o entendimento dessas leis, que recebeu um nome que as antecedessem.

Exercícios Resolvidos

1. (UNICAMP) Um isolamento térmico eficiente é um constante desafio a ser superado para que o homem possa viver em condições extremas de temperatura.

Para isso, o entendimento completo dos mecanismos de troca de calor é imprescindível. Em cada uma das situações descritas a seguir, você deve reconhecer o processo de troca de calor envolvido.

I. As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades vazadas, para facilitar fluxo de energia térmica até o congelador por […]
II. O único processo de troca de calor que pode ocorrer no vácuo é por […].
II. Em uma garrafa térmica, é mantido vácuo entre as paredes duplas de vidro para evitar que o calor saia ou entre por [….].

Na ordem, os processos de troca de calor utilizados para preencher as lacunas corretamente são:

a) condução, convecção e radiação.
b) condução, radiação e convecção.
c) convecção, condução e radiação.
d) convecção, radiação e condução.

Ver Resposta

Alternativa d: convecção, radiação e condução.

2. (VUNESP-UNESP) Dois copos de vidro iguais, em equilíbrio térmico com a temperatura ambiente, foram guardados, um dentro do outro, conforme mostra a figura.

Uma pessoa, ao tentar desencaixá-los, não obteve sucesso. Para separá-los, resolveu colocar em prática seus conhecimentos da física térmica.

De acordo com a física térmica, o único procedimento capaz de separá-los é:

a) mergulhar o copo B em água em equilíbrio térmico com cubos de gelo e encher o copo A com água à temperatura ambiente.
b) colocar água quente (superior à temperatura ambiente) no copo A.
c) mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente) e deixar o copo A sem líquido.
d) encher o copo A com água quente (superior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente).
e) encher o copo A com água gelada (inferior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água quente (superior à temperatura ambiente).

Ver Resposta

Alternativa e: encher o copo A com água gelada (inferior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água quente (superior à temperatura ambiente).

Veja também: Exercícios sobre Termodinâmica

MATERIAL:
1. Garrafa de plástico com tampa de rosca
2. Funil
3. Um pouco de água quente (peça para um adulto ajudar)
4. Recipiente com água fria

COMO FAZER:
1. Peça para um adulto colocar um pouco de água quente dentro da garrafa
2. Tampe a garrafa e coloque-a dentro do recipiente com água fria

O QUE ACONTECE:
A garrafa encolhe

POR QUE ACONTECE?
Quando a gente coloca água quente dentro da garrafa, acaba esquentando também o ar que está dentro dela. O ar aquecido contido na garrafa aumenta sua pressão e parte dele escapa e, quando fechamos, o ar que saiu não tem como voltar. O ar que ficou dentro da garrafa ao esfriar exerce menor pressão. Enquanto isso, as paredes de fora da garrafa são empurradas para dentro pela pressão atmosférica.

O que aconteceu com a temperatura interna antes e depois de ter adicionado a garrafa em um recipiente com água fria?

Como o ar está quente internamente, a agitação das moléculas é grande e, por consequência dessa agitação, elas precisam de maior volume. Ao colocarmos a garrafa em contato com a água fria, houve troca de calor, o vapor interno esfriou, diminuindo a temperatura e a pressão interna.

Por que a garrafa soa quando sai da geladeira?

Quando o ar mais quente do ambiente entra em contato com a superfície fria do copo, as moléculas de água suspensas na atmosfera, em forma de vapor, perdem calor e, com isso, acabam condensando, ou seja, passando do estado gasoso para o líquido.

O que acontece com o volume de uma garrafa pet após ser colocada numa geladeira por algumas horas?

Vê-se que temperatura e volume são diretamente proporcionais, ou seja, diminuindo a temperatura o volume também diminui, desde que não haja alteração da pressão nem da massa de ar dentro da garrafa.

Como ocorre a nuvem na garrafa?

Quando apertamos o balão, estamos aumentando a pressão dentro do frasco. Isto causa um pequeno aumento na temperatura no interior do frasco. Quando retiramos a mão, que está pressionando o balão, diminuímos a pressão e a temperatura cai. Quando isso ocorre a água se condensa, formando uma névoa de gotículas de água.