Defina temperatura. Porque sentimos diferentes temperaturas em corpos que estão obviamente à mesma temperatura (por exemplo, objetos metálicos e cerâmicos numa mesma sala)?

Passo 1

O enunciado pede para a gente:
  1. Definir o que é temperatura;
  2. Explicar por que, mesmo quando dois objetos estão à mesma temperatura do ambiente, a gente pode sentir um deles “mais frio” ou “mais quente” (por exemplo, metal vs. cerâmica).
Conteúdo da matéria: termodinâmica básica (definição de temperatura na física) e transferência de calor (condutividade térmica).
O que vamos precisar:
  • Noção de temperatura como medida da energia cinética média das partículas;
  • Conceito de fluxo de calor e condutividade térmica;
  • Como isso afeta nossa sensação térmica.

Passo 2

Definindo temperatura na física:
Temperatura é a grandeza que determina se há ou não troca de calor entre dois corpos em contato. Microscopicamente, ela está ligada à energia cinética média das partículas. Em termos de física estatística, temos:
12mlang<= v^2rang<= = 32kB T
onde
  • é a massa de uma partícula,
  • é a velocidade quadrática média,
  • é a constante de Boltzmann,
  • é a temperatura.
    Isso significa que quanto maior for , mais “agitadas” estão as partículas.

Passo 3

Entendendo a sensação térmica:
Quando você encosta a mão num objeto à mesma temperatura do seu corpo, a sensação que você tem depende da rapidez com que o calor é transferido entre a pele e o objeto. A lei de Fourier diz que o fluxo de calor por condução é
q = -k,nabla T
onde
  • é a taxa de calor que passa por área e tempo,
  • é a condutividade térmica do material,
  • é o gradiente de temperatura.
    Se é grande, o material puxa (ou entrega) calor da sua pele mais rápido, e daí você sente “mais frio” (ou “mais quente”) mesmo que a temperatura de equilíbrio seja a mesma.

Passo 4

Aplicando aos exemplos metal vs. cerâmica:
  • Metais têm condutividade térmica alta ( grande). Ao tocar um metal, ele absorve calor da sua mão rapidamente → sensação de frio intenso.
  • Cerâmicas têm condutividade baixa ( pequeno). Tirando calor da sua pele mais devagar, você sente quase neutro ou um leve frio, mas nada comparado ao metal.
O calor específico (quantidade de energia para mudar temperatura) também difere, mas o gatilho principal da sensação imediata é o fluxo de calor, controlado por .

Resposta

Temperatura é a medida da energia cinética média das partículas num corpo e determina para onde o calor flui. Sentimos metais mais frios do que cerâmicas à mesma temperatura porque metais têm condutividade térmica muito maior, puxando calor da nossa pele bem mais rápido e gerando essa impressão de “frio” acentuado.

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