Assunto: temperatura, calor e primeira lei da termodinâmica
Responda as questões a seguir, com letra legível, de forma organizada, usando caneta de tinta preta ou azul. Baseie suas respostas no conhecimento científico a respeito da Termodinâmica. Forneça explicações detalhadas para suas respostas, empregando corretamente as Leis da Física.
Um pedaço de gelo e um termômetro mais quente são colocados num recipiente hermeticamente fechado, no vácuo. O gelo e o termômetro estão suspensos de tal maneira, que não ficam em contato. Por que a leitura no termômetro diminui, após algum tempo?

Passo 1

Vamos lá, vamos entender qual é a situação. Temos um pedaço de gelo e um termômetro mais quente dentro de um recipiente fechado no vácuo, sem que eles se toquem. A questão pergunta por que a leitura do termômetro diminui depois de um tempo. O assunto aqui envolve temperatura, calor e a primeira lei da termodinâmica. Para resolver isso, vamos precisar entender como o calor pode ser transferido nesse sistema fechado e como a energia é conservada.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar como o calor pode se mover de um lugar para outro. Existem três formas principais de transferência de calor: condução, convecção e radiação. No entanto, como o recipiente está no vácuo, não há ar ou outro meio para condução ou convecção, então a única forma possível de transferência de calor é por radiação eletromagnética.

Passo 3

Agora, pensando na primeira lei da termodinâmica, que basicamente diz que a energia não se cria nem se destrói, apenas se transforma. O termômetro, estando mais quente, emite radiação eletromagnética. Essa energia irradiada é absorvida pelo gelo. Como resultado, o termômetro está perdendo energia.

Passo 4

Com a perda de energia, a temperatura do termômetro diminui, porque ele está cedendo calor para o gelo através da radiação. O gelo, por sua vez, recebe essa energia, mas já está no estado sólido, então sua temperatura pode não aumentar significativamente. O que acontece é que o termômetro, ao perder energia, registra uma queda na temperatura.

Resposta

A leitura do termômetro diminui porque ele libera energia por radiação para o gelo, fazendo com que sua própria temperatura reduza conforme a primeira lei da termodinâmica.

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