02 - Qual a importância da derrubada do conceito de “calórico” na formulação da primeira lei da termodinâmica?
Passo 1
O enunciado pergunta qual foi a importância de se derrubar o conceito de “calórico” — isto é, a ideia de que o calor era um fluido conservado — para chegarmos à formulação correta da primeira lei da termodinâmica. Vamos revisar o que era a teoria do calórico, como ela foi refutada e como isso abriu caminho para a noção moderna de energia interna e conservação de energia.
Passo 2
A teoria do calórico, dominante até meados do século XIX, afirmava que o calor era um fluido invisível e indestrutível que se transferia de um corpo para outro sem jamais ser criado ou destruído. Segundo esse modelo, se esfregássemos duas barras metálicas, o calórico simplesmente “migrava” de uma para outra, mas o total de calórico permanecia o mesmo.
Passo 3
James Joule e outros experimentadores mostraram que o atrito ou o trabalho mecânico podia gerar calor sem qualquer “reserva” prévia de calórico. Nos famosos experimentos em que levantava-se e deixava-se cair um peso para girar pás em água, Joule mediu o aumento de temperatura e concluiu que trabalho e calor eram formas intercambiáveis de energia. Isso contradizia a conservação de um fluido calorífico e comprovou que o “calórico” não existia como substância.
Passo 4
Com o calórico derrubado, surgiu a noção de energia interna dos corpos e a necessidade de um princípio de conservação de energia que incluísse tanto o trabalho mecânico quanto o calor. Foi assim que se formularam as equações da primeira lei da termodinâmica, que em sua forma mais usada diz:
onde
• é a variação de energia interna do sistema,
• é o calor recebido pelo sistema,
• é o trabalho realizado pelo sistema.
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•
Passo 5
Essa nova formulação, ao tratar calor e trabalho como modos de transferência de energia e não como substâncias distintas, tornou possível:
- Aplicar de forma geral a conservação de energia em processos termodinâmicos;
- Desenvolver a engenharia de máquinas térmicas (motores, refrigeração etc.) com base em balanços energéticos quantitativos;
- Unificar em um único quadro conceitual fenômenos que antes eram vistos como separados (força, energia mecânica, calor).
Resposta
A derrubada do conceito de calórico foi crucial porque substituiu a ideia de calor-fluido conservado pela visão de calor como forma de energia transferível. Isso permitiu formular a primeira lei da termodinâmica — a conservação da energia em processos envolvendo calor e trabalho — e apoiou o desenvolvimento quantitativo de toda a termodinâmica e da engenharia de máquinas térmicas.