Questão 3 - Absorção de calor
Quais as diferentes unidades usadas para medir energia térmica?

Passo 1

O enunciado pede para listarmos as principais unidades usadas na medição de energia térmica. O conteúdo da matéria envolve sistemas de unidades (SI e outros sistemas históricos ou práticos) e conversões entre elas. Vamos identificar cada unidade, dar sua definição física e, quando relevante, a equivalência em joules.

Passo 2

A unidade do Sistema Internacional (SI) para energia é o joule.
Um joule é definido como o trabalho realizado por uma força de um newton deslocando um metro na direção da força.
1\:\mathrm{J} = 1\:\mathrm{N}\cdot\mathrm{m}

Passo 3

A caloria é uma unidade histórica que vem da termodinâmica clássica.
– A caloria pequena (ou grama-caloria), símbolo \mathrm{cal}, é a energia necessária para elevar em 1^\circ\mathrm{C} a temperatura de 1\:\mathrm{g} de água sob pressão normal.
1\:\mathrm{cal} \approx 4{,}186\:\mathrm{J}
– A quilocaloria, símbolo \mathrm{kcal} (por vezes chamada simplesmente de “caloria” em nutrição), corresponde a 1000\:\mathrm{cal}.
1\:\mathrm{kcal} = 1000\:\mathrm{cal} \approx 4{,}186\times10^3\:\mathrm{J}

Passo 4

O British thermal unit, símbolo \mathrm{BTU}, é usado em sistemas anglo-saxões.
É a energia necessária para elevar em 1^\circ\mathrm{F} a temperatura de 1\:\mathrm{lb} (libra) de água.
1\:\mathrm{BTU} \approx 1055\:\mathrm{J}

Passo 5

O quilowatt-hora, símbolo \mathrm{kWh}, é muito empregado em energia elétrica mas refere-se a trabalho/energia em geral.
É a energia consumida por uma potência de 1\:\mathrm{kW} ao longo de 1\:\mathrm{h}.
1\:\mathrm{kWh} = 1\:\mathrm{kW}\times3600\:\mathrm{s} = 3{,}6\times10^6\:\mathrm{J}

Passo 6

Existem ainda unidades menos comuns ou de uso específico:
– O erg, no sistema CGS, muito usado em física teórica:
1\:\mathrm{erg} = 10^{-7}\:\mathrm{J}
– O pé-libra-força, no sistema imperial:
1\:\mathrm{ft}\cdot\mathrm{lbf} \approx 1{,}356\:\mathrm{J}
– O therm (usado no gás natural), onde
1\:\mathrm{therm} \approx 100000\:\mathrm{BTU} \approx 1{,}055\times10^8\:\mathrm{J}

Resposta

As principais unidades para medir energia térmica são:
– Joule ( \mathrm{J})
– Caloria ( \mathrm{cal}) e Quilocaloria ( \mathrm{kcal})
– British thermal unit ( \mathrm{BTU})
– Quilowatt-hora ( \mathrm{kWh})
– Erg ( \mathrm{erg})
– Pé-libra-força ( \mathrm{ft}\cdot\mathrm{lbf})
– Therm ( \mathrm{therm})

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