Física do ensino fundamental · Grades 1–9
2Quente e frio
A sopa solta fumacinha, o sorvete faz o dente doer e o banco do carro no verão queima as pernas da gente. O quente e o frio estão em toda parte. Neste capítulo aprendemos a compará-los, a descobrir o que esquenta as coisas — e a ver o que acontece com um cubo de gelo quando o calor ganha a disputa.
2.1 Mais quente e mais frio
Definição 2.1 (Quente e frio)
Quente e frio são palavras de comparação, como grande e pequeno. A sopa é quente em relação à sua mão; o gelo é frio em relação à sua mão. Entre os dois há uma escada inteira de palavras: congelando, gelado, frio, morno, quentinho, quente, escaldante.
Exemplo 2.2 (Colocando três bebidas em ordem)
Na mesa: um chocolate quente, um copo de água da torneira e um copo de suco de laranja recém-tirado da geladeira. Do mais frio ao mais quente: o suco, depois a água da torneira, depois o chocolate quente. A água da torneira é fria ao lado do chocolate, mas quente ao lado do suco — as palavras de comparação sempre trabalham em dupla.
Observação 2.3 (O tato se engana)
Lembre das três tigelas do capítulo passado: a mesma água morna pareceu quente para uma das mãos e fria para a outra. E toque numa colher de metal e numa colher de pau que passaram a noite inteira na mesma cozinha: a de metal parece mais fria, embora nada na cozinha esteja mais frio do que o resto. O tato é um guarda útil, mas não é um juiz justo — um dia desses vamos precisar de um instrumento que não se deixa enganar: o termômetro, que chega num capítulo mais adiante.
Método 2.4 (Comparar quente e frio com justiça)
Para decidir qual de duas tigelas de água está mais quente:
- use a mesma mão nas duas — duas mãos podem discordar;
- toque numa e logo em seguida na outra — esperar deixa as coisas mudarem;
- para ter mais certeza ainda, peça a um colega que também experimente, sem contar antes a sua resposta.
Se você e o seu colega concordarem, a observação é firme.
2.2 O que esquenta as coisas
Exemplo 2.5 (Aquecedores)
Algumas coisas esquentam tudo o que está por perto: o Sol esquenta o banco da praça, a chama esquenta a panela, o aquecedor esquenta a sala e o seu próprio corpo esquenta o cobertor. Até esfregar esquenta: junte as palmas das mãos e esfregue depressa enquanto conta até — sinta elas esquentarem.
Exemplo 2.6 (Experimente: sol e sombra)
Num dia de sol, ponha uma das mãos numa parede que está no sol e a outra na mesma parede, na sombra. Mesma parede, mesmo dia — mas o lado ensolarado está claramente mais quente. O Sol é o grande aquecedor de tudo o que está ao ar livre; daqui a pouco ele ganha um capítulo inteiro só para ele.
Observação 2.7 (O casaco não fabrica calor)
Um casaco não esquenta você do jeito que um aquecedor esquenta. É o seu corpo que fabrica o calor; o casaco só impede que esse calor escape, como uma tampa sobre a sopa. É por isso que um casaco largado sozinho numa cadeira fica frio por dentro — não há nada dentro dele fabricando calor para guardar.
2.3 Quando o calor ganha: o gelo derrete
Exemplo 2.8 (A vida de um cubo de gelo)
Ponha um cubo de gelo num prato, na cozinha. Ele está duro e frio. O ar quente da sala vai esquentando o cubo pouco a pouco: ele fica cada vez menor, uma poça cresce em volta dele e, depois de um tempo, só sobra água. O calor da sala transformou gelo duro em água líquida — dizemos que o gelo derreteu.
Exemplo 2.9 (O frio também pode ganhar)
O congelador faz o trabalho contrário: ponha um copinho de água lá dentro à noite e de manhã você vai encontrá-la dura como pedra — gelo. O calor derrete o gelo e vira água; o frio forte transforma a água de volta em gelo. A água vai continuar indo e voltando assim ao longo de todo o livro.
2.4 Exercícios
Exercício 2.1 ★
Coloque em ordem, do mais frio ao mais quente: a água do banho; um cubo de gelo; a sopa recém-tirada da panela; o ar do seu quarto.
Solução
Solução de Exercício 2.1.
O cubo de gelo, depois o ar do quarto, depois a água do banho, depois a sopa recém-tirada da panela.
Exercício 2.2 ★
Complete com a palavra de comparação: a água da torneira é … em relação ao chocolate quente, mas … em relação ao suco de laranja da geladeira.
Solução
Solução de Exercício 2.2.
A água da torneira é fria (ou mais fria) em relação ao chocolate quente, mas quente (ou mais quente) em relação ao suco.
Exercício 2.3 ★
Diga quatro coisas que esquentam o que está por perto. Qual delas esquenta a praça inteira?
Solução
Solução de Exercício 2.3.
Por exemplo: o Sol, uma chama, um aquecedor, o seu próprio corpo (ou as mãos esfregando). O Sol esquenta a praça inteira.
Exercício 2.4 ★
Esfregue depressa as palmas das mãos enquanto conta até e depois encoste-as no rosto. O que você sente? O que a esfregação fez?
Solução
Solução de Exercício 2.4.
As palmas parecem quentes contra o rosto: esfregar esquentou as mãos.
Exercício 2.5 ★
Dois cubos de gelo saem juntos do congelador. Um vai para um prato no sol, o outro para um prato na sombra. Qual derrete primeiro, e por quê?
Solução
Solução de Exercício 2.5.
O cubo que está no sol derrete primeiro: o Sol o esquenta, e é o calor que derrete o gelo. O que está na sombra recebe menos calor e dura mais.
Exercício 2.6 ★
O que tem na poça que fica no prato depois que o cubo de gelo derrete? Para onde foi o gelo duro?
Solução
Solução de Exercício 2.6.
A poça é água — a mesma água que era o cubo de gelo. O gelo duro não desapareceu; o calor da sala o derreteu e o transformou em água líquida.
Exercício 2.7 ★
Um escorregador de metal e um banco de madeira passaram a manhã inteira na sombra. Tom toca nos dois e diz que o escorregador está mais frio. Use a Observação 2.3 para explicar o que está acontecendo de verdade.
Solução
Solução de Exercício 2.7.
Depois de uma manhã inteira na mesma sombra, o escorregador e o banco estão igualmente frios. O metal só parece mais frio para a mão — o tato não é um juiz justo, como mostraram a colher de metal e a colher de pau.
Exercício 2.8 ★
Usando o Método 2.4, explique como descobrir qual de duas tigelas de água está mais quente. Por que você deve usar a mesma mão nas duas?
Solução
Solução de Exercício 2.8.
Toque numa tigela e logo em seguida na outra, com a mesma mão, e peça a um colega que confira sem escutar a sua resposta. A mesma mão é necessária porque o truque das três tigelas mostrou que duas mãos podem discordar sobre a mesmíssima água.
Exercício 2.9 ★★
Lea faz um boneco de neve e, com pena dele, enrola-o no seu casaco quentinho. O irmão dela diz que o casaco vai derreter o boneco mais depressa. Lea diz que o casaco vai mantê-lo frio por mais tempo. Quem está certo, e por quê? (Pense na Observação 2.7: o que um casaco faz de verdade?)
Solução
Solução de Exercício 2.9.
Lea está certa. Um casaco não fabrica calor: ele só impede que o calor atravesse. O boneco de neve não tem calor nenhum para guardar — em compensação, o casaco mantém do lado de fora o ar quente do dia, de modo que o boneco enrolado derrete mais devagar e dura mais tempo.