#temperatura

Imagine se deparar com o diagrama abaixo sem nenhuma equação para acompanhá-lo.

Figura 1 — Um diagrama T–s desconhecido. O que podemos deduzir antes de fazer qualquer cálculo?

O que essa imagem pode nos revelar antes de fazermos qualquer cálculo?

Bastante coisa — mas somente se a interpretarmos na ordem certa. Um diagrama de temperatura–entropia reúne vários tipos de informação: os estados termodinâmicos, o processo que conecta esses estados e, às vezes, uma representação geométrica da transferência de calor. Essas camadas estão relacionadas, mas não são intercambiáveis.

A abordagem mais segura é tratar o diagrama como uma rota em um mapa. Primeiro, identifique as coordenadas. Depois, localize as paradas e acompanhe o sentido do percurso. Somente então pergunte o que o formato da rota significa.

1. Leia os eixos

Um diagrama de temperatura–entropia, geralmente chamado de diagrama T–s, apresenta a temperatura absoluta no eixo vertical e a entropia específica no eixo horizontal.

A coordenada vertical é

$$ T = \text{temperatura absoluta}. $$

A temperatura normalmente é expressa em kelvins. Como as equações termodinâmicas usam a temperatura absoluta, um diagrama T–s não deve ser interpretado em graus Celsius ou Fahrenheit como se os pontos zero dessas escalas fossem fisicamente absolutos.

A coordenada horizontal é

1. ¿Calor o temperatura? 🌡️🍵

Tu taza de café “tiene” temperatura (estado) pero “pierde” calor (energía) hacia el aire.

Definiciones rápidas

• Calor \(Q\) [J]: energía que se transfiere cuando hay diferencia de temperatura.
• Temperatura \(T\) [K]: parámetro que indica el sentido del flujo de \(Q\).

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2. Ley cero: el termómetro se vuelve juez ⚖️

Si \(A\) está en equilibrio térmico con \(B\) y \(B\) con \(C\) \(\Rightarrow\) \(A\) con \(C\).
Garantiza que podemos asignar un mismo número \(T\) a todos los cuerpos en equilibrio y, por tanto, construir escalas reproducibles.

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3. De Fahrenheit a Kelvin 📏

Dato cultural: Galileo usó vino tintado como “fluido sensible” en el primer termoscopio (s. XVII). 🍇

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4. Capacidad calorífica y calor específico 🔥

Para un cuerpo de masa \(m\):

\[ Q = m\,c\,\Delta T \]

Ejemplos

• Agua: \(c = 4{,}18\;\text{kJ kg}^{-1}\text{K}^{-1}\) → gran refrigerante.
• Aluminio: \(c \approx 0{,}90\;\text{kJ kg}^{-1}\text{K}^{-1}\) → se calienta / enfría rápido.

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5. Equipartición y el gas ideal ⚛️

Para un gas monoatómico ideal:

\[ \langle E_k \rangle = \tfrac{3}{2}k_B T, \qquad U = \tfrac{3}{2}N k_B T . \]

La temperatura mide la energía cinética media por grado de libertad.

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6. Radiación térmica y Stefan–Boltzmann ☀️