Trocas de Calor

Você já deve ter reparado que se você deixar o seu leite quente em cima da mesa, depois de um tempo, ele ficará morno. Por outro lado, se você deixar um copo de refrigerante gelado em repouso, ele ficará quente, não é mesmo?! Por que será que isso acontece? Por que as coisas frias ficam quentes e as quentes ficam frias?

Bem, as mudanças de temperatura, o calor e o frio são fenômenos do nosso dia a dia estudados por uma ciência conhecida como Termodinâmica. Essa palavra vem da língua grega e, se a dividirmos, teremos o seguinte:

Termo significa “calor”

dinâmica significa “movimento”

Então, de forma bem simples, a Termodinâmica estuda o “movimento do calor”.

O leite e o refrigerante são formados de moléculas, que são pequenas partículas. Como mostra a figura a seguir, essas moléculas ficam constantemente se movimentando, indo de um lado para o outro. As moléculas em movimento mostradas abaixo são as da água:

Moléculas de água movimentando-se

Se elas estão frias, isso quer dizer que elas têm pouca energia e, por isso, movimentam-se bem devagar. Porém, se essas moléculas ganharem energia, ficarão quentes, isto é, com uma temperatura mais elevada, e começarão a movimentar-se bem rápido.

O ar em nossa volta também é formado de moléculas, como as moléculas de gás nitrogênio (N₂) e as de gás oxigênio (O₂).

O ar em volta da xícara, o vapor do líquido e o próprio líquido dentro da xícara são todos formados por moléculas em constante movimento

Então, o que acontece é que as moléculas do líquido entram em contato com as moléculas do ar. Quando essas moléculas colidem (batem de frente umas com as outras), as que estão mais rápidas (líquido quente) perdem energia e começam a movimentar-se mais devagar, enquanto as moléculas que estavam lentas ganham energia e ficam mais rápidas.

A energia é transferida do líquido quente para o ar. Se o líquido estiver frio, como um refrigerante gelado, ocorrerá o processo contrário, a energia será transferida do ar para o líquido frio. Esses processos são conhecidos como trocas de calor.

Calor é uma forma de energia, chamada de energia térmica, que se transfere de um sistema com temperatura maior para um sistema de temperatura menor.

Essa troca de calor ocorre primeiro entre as moléculas da superfície do líquido e depois atinge as que estão abaixo delas. Esse processo ocorre até que os dois (o líquido e o ar) atinjam um estado de mesma energia, que é chamado de equilíbrio térmico.

Em outras palavras, o resultado é que, com o tempo, todas as moléculas movimentar-se-ão com a mesma velocidade, ou seja, o líquido ficará com a mesma temperatura que o ar que o rodeia.

Isso também explica por que o leite quente esfria mais rápido quando o assopramos. Ao assoprar o leite, estamos aumentando a quantidade de moléculas de ar que colidirão com as moléculas do leite. Assim, ocorrem mais trocas de calor do que se o leite estivesse paradinho e somente as suas moléculas da superfície entrassem em contato com as moléculas do ar.

Quando assopramos o leite, ele esfria mais rápido porque entra em contato com mais moléculas de ar

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química