Física — Termologia

Equilíbrio Térmico Dinâmico da Terra

Transferência de calor, escalas termométricas, calor sensível e latente, efeito estufa e aquecimento global

Calor e temperatura — conceitos fundamentais

Temperatura

Medida da agitação molecular média

Grandeza intensiva — não depende da quantidade de matéria

Indica o estado térmico de um corpo

Determina a direção da troca de calor

Unidades: °C, K, °F

Calor (Q)

Energia em trânsito entre sistemas

Grandeza extensiva — depende da massa

Flui sempre do mais quente para o mais frio

Não é armazenado — é transferido

Unidade: Joule (J) ou caloria (cal)

Escalas termométricas

Comparativo de referências

Celsius (°C)

Ebulição H₂O100°C

Corpo humano37°C

Fusão H₂O0°C

Zero absoluto−273°C

Kelvin (K)

Ebulição H₂O373 K

Corpo humano310 K

Fusão H₂O273 K

Zero absoluto0 K

Fahrenheit (°F)

Ebulição H₂O212°F

Corpo humano98,6°F

Fusão H₂O32°F

Zero absoluto−460°F

Conversor interativo

Celsius (°C) 25 °C

Celsius

25 °C

Kelvin

298 K

Fahrenheit

77 °F

K = °C + 273,15

°F = (°C × 9/5) + 32

Calor sensível e calor latente

Calor Sensível

Calor que provoca mudança de temperatura, sem alterar o estado físico.
Q = m · c · ΔT

Exemplo: aquecer 1 kg de água de 20°C a 80°C

20°C↑ ΔT visível no termômetro80°C

Na Terra: oceanos absorvem calor sensível solar, regulando o clima global

Calor Latente

Calor que provoca mudança de estado, sem alterar a temperatura.
Q = m · L

Gelo → água a 0°C constante (L_fusão = 334 kJ/kg)

🧊

Sólido

0°C

→
fusão

💧

Líquido

0→100°C

→
vapor.

☁️

Vapor

100°C

Na Terra: evaporação oceânica transporta calor latente para a atmosfera — motor do ciclo hidrológico

Modos de transferência de calor

Condução

Contato direto

Transferência por colisão entre moléculas vizinhas. Ocorre em sólidos. Q/t = k · A · ΔT / d

Terra: calor do interior da crosta até a superfície

Convecção

Movimento de fluidos

Transferência pelo movimento de fluidos. Fluido quente sobe; frio desce formando células.

Terra: correntes oceânicas, ventos, manto terrestre

Irradiação

Ondas eletromagnéticas

Transferência por ondas EM. Não precisa de meio material. P = σ · A · T⁴ (Stefan-Boltzmann)

Terra: toda energia solar chega por irradiação; Terra emite IR para o espaço

Equilíbrio térmico

Lei Zero da Termodinâmica

Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico com um terceiro, estão em equilíbrio entre si. Não há transferência líquida de calor: T₁ = T₂

🔥

Corpo A

80°C

→ Q →
contato

🧊

Corpo B

20°C

⟹
tempo

⚖️

A = B

50°C

Balanço radiativo da Terra

A Terra absorve ~70% da radiação solar e irradia a mesma potência como infravermelho, mantendo temperatura média estável.

Energia recebida

342 W/m²

Refletida (albedo)

103 W/m²

Absorvida

239 W/m²

Emitida (IR)

239 W/m²

✓ Absorvida = Emitida → equilíbrio dinâmico (T ≈ −18°C sem GEE; +15°C com GEE)

Efeito estufa e aquecimento global

Efeito Estufa Natural

Processo essencial para a vida: gases atmosféricos absorvem e reemitem a radiação IR emitida pela Terra, elevando a temperatura média de −18°C para +15°C.

☀️

Radiação solar (UV/VIS) atravessa a atmosfera e aquece a superfície

🌍

Terra irradia calor como infravermelho (comprimento de onda longo)

🌫️

GEE absorvem IR (H₂O, CO₂, CH₄, N₂O) e reemitem em todas as direções

🌡️

Temperatura sobe +33°C acima do que seria sem atmosfera → vida possível

Aquecimento Global Antrópico

Intensificação do efeito estufa pela emissão humana de GEE, desequilibrando o balanço radiativo da Terra.

+1,1

°C

Aquecimento médio desde a era pré-industrial

0°C1,1°C atual1,5°C limite

Meta Acordo de Paris: limitar a +1,5°C

Principais gases de efeito estufa

CO₂

76%

CH₄

16%

N₂O

6%

Outros

2%

Síntese: O Equilíbrio Térmico Dinâmico da Terra

A Terra mantém sua temperatura média por um balanço delicado: a energia solar absorvida (por irradiação) é redistribuída por condução (crosta), convecção (atmosfera e oceanos) e irradiação (espaço). O calor sensível aquece continentes e oceanos; o calor latente move umidade pelo planeta pelo ciclo hidrológico. As escalas Celsius, Kelvin e Fahrenheit medem esse estado térmico em diferentes referenciais. Os GEE naturais sustentam a vida — mas sua intensificação antrópica rompe o equilíbrio, elevando a temperatura global e alterando os padrões climáticos.