Lei Zero da Termodinâmica


Lei Zero da Termodinâmica é aquela que trata das condições para que dois corpos (A e B) obtenham o equilíbrio térmico com um terceiro corpo (C).

Um termômetro (corpo A) em contato com um copo de água (corpo B) e, por outro lado, um termômetro em contato com uma taça contendo água e gelo (corpo C) obtêm a mesma temperatura.

Duas taças com termômetro dentro, uma delas somente com água e outra com água e gelo

Se A está em equilíbrio térmico com B e se A está em equilíbrio térmico com C, logo B está em equilíbrio térmico com C. Isso acontece apesar de B e C não estarem em contato.

É o que acontece quando colocamos dois corpos com temperaturas diferentes em contato. O calor é a energia transferida do corpo com a temperatura mais alta para o corpo com a temperatura mais baixa.

Vamos imaginar um xícara de café bem quente. Você tem pressa para tomá-lo e, então, precisa esfriar para não se queimar. Assim, junta leite ao café.

A temperatura do café (T1) é maior do que a temperatura do leite (T2), ou seja T1 > T2.

Mas agora temos café com leite, cuja temperatura em decorrência do contato de T1 e T2, após algum tempo, resulta em T3, o que quer dizer que atingiu o equilíbrio térmico. Deste modo, temos que T1 > T3 > T2.

A temperatura é influenciada pelo tipo de material com que é feito. Em outras palavras, a temperatura depende da condutividade térmica, maior ou menor em materiais diferentes.

Os termômetros foram inventados para medir corretamente a temperatura, afinal, a percepção sensorial não era eficaz.

Existem três escalas de temperaturas: Celsius (ºC), Kelvin (K) e Fahrenheit (ºF). Saiba mais em Escalas Termométricas.

Importa referir que a Lei Zero da Termodinâmica foi postulada depois das primeiras leis da termodinâmica, a Primeira Lei da Termodinâmica e a Segunda Lei da Termodinâmica.

Foi pelo fato de ela ser necessária para o entendimento dessas leis, que recebeu um nome que as antecedessem.

Leia também: Termodinâmica e Fórmulas de Física.

Exercícios Resolvidos

1. (UNICAMP) Um isolamento térmico eficiente é um constante desafio a ser superado para que o homem possa viver em condições extremas de temperatura.

Para isso, o entendimento completo dos mecanismos de troca de calor é imprescindível. Em cada uma das situações descritas a seguir, você deve reconhecer o processo de troca de calor envolvido.

I. As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades vazadas, para facilitar fluxo de energia térmica até o congelador por […]
II. O único processo de troca de calor que pode ocorrer no vácuo é por […].
II. Em uma garrafa térmica, é mantido vácuo entre as paredes duplas de vidro para evitar que o calor saia ou entre por [….].

Na ordem, os processos de troca de calor utilizados para preencher as lacunas corretamente são:

a) condução, convecção e radiação.
b) condução, radiação e convecção.
c) convecção, condução e radiação.
d) convecção, radiação e condução.

Alternativa d: convecção, radiação e condução.

2. (VUNESP-UNESP) Dois copos de vidro iguais, em equilíbrio térmico com a temperatura ambiente, foram guardados, um dentro do outro, conforme mostra a figura.

Uma pessoa, ao tentar desencaixá-los, não obteve sucesso. Para separá-los, resolveu colocar em prática seus conhecimentos da física térmica.

Dois copos encaixados um no outro

De acordo com a física térmica, o único procedimento capaz de separá-los é:

a) mergulhar o copo B em água em equilíbrio térmico com cubos de gelo e encher o copo A com água à temperatura ambiente.
b) colocar água quente (superior à temperatura ambiente) no copo A.
c) mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente) e deixar o copo A sem líquido.
d) encher o copo A com água quente (superior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente).
e) encher o copo A com água gelada (inferior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água quente (superior à temperatura ambiente).

Alternativa e: encher o copo A com água gelada (inferior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água quente (superior à temperatura ambiente).