Para se compreender quando dois corpos estão em equilíbrio térmico precisamos primeiramente definir alguns conceitos que são bastante relevantes para essa explicação, sendo o primeiro deles a temperatura.
A termologia é uma parte da física que estuda os fenômenos naturais que têm relação com o calor, aquecimento, resfriamento, mudanças de estado físico e temperatura, entre outros. Segundo essa ciência, a temperatura é uma grandeza utilizada para caracterizar o estado térmico de corpos ou sistema. Se trata portanto da intensidade de agitação das moléculas de determinado corpo, ou seja, quanto maior a agitação, maior é a temperatura.
O tato humano é um método que permite a verificação de temperatura, entretanto é bastante limitado, uma vez que não se pode tocar em objetos que sejam muito quentes ou muito frios, assim se torna necessário um aparelho para verificação entre ambos os corpos, o qual se chama termômetro.
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O termômetro é um aparelho que tem em sua composição uma substância com propriedade termométrica, ou seja, que varia de acordo com a temperatura a que for exposta.
Utilizando um termômetro podemos medir a temperatura exata de um corpo. Então imagine a seguinte situação, dois corpos distintos no espaço, os quais serão chamados de A e B, respectivamente.
Primeiro teste: ao medir a temperatura dos dois corpos constatou-se que o corpo A estava mais quente que o corpo B, deste modo percebemos que a temperatura do corpo A é maior que a temperatura do corpo B.
Segundo teste: mede-se novamente a temperatura dos dois corpos e eles se encontram com temperaturas iguais, nesta situação dizemos que os dois corpos estão em equilíbrio térmico.
Outra situação que podemos encontrar o equilíbrio térmico é a seguinte: quando se tira uma garrafa de água da geladeira ou um bolo do forno podemos perceber que paulatinamente esse dois elementos estarão na mesma temperatura do ambiente, uma vez que a água “esquentou” e o bolo “esfriou“, atingindo assim o equilíbrio.
Esse fenômeno de trocas e transferência de energia entre corpos ou sistemas se chama calor, o qual sempre flui do mais quente para o mais frio até que o equilíbrio térmico seja atingido. Essa transferência pode acontecer de três formas distintas:
⇒ Condução – dois corpos que se encontram em temperaturas diferentes são colocados em contato, assim as moléculas do corpo mais quente ao colidirem com as do corpo frio tendem a transferir energia.
⇒ Convecção – transferência de calor que pode ser observada em elementos como gases, líquidos e fluídos, acontecendo mediante a diferença de densidade dos fluídos, um exemplo clássico são os condicionadores de ar.
⇒ Irradiação – acontece no momento em que determinado corpo quente é colocado em um local a vácuo resultando na variação da temperatura do ambiente a seu redor.