Calor como temperatura

A ideia de temperatura é atribuída primeiramente a Galeno (129-200), consistindo em uma tentativa de estabelecer um padrão de medida para a mistura entre o quente e o frio no corpo humano. Esse padrão torna-se muito popular entre médicos do Ocidente, como a medida de calor ou frio. (SILVA, 1995). O termo Temperatura tem sua origem do Latim temperare, “misturar corretamente, regular, moderar”. No começo, seu uso não tinha semelhança com o sentido atual, pois começou a ser usada por Boyle, em 1670, com o sentido de “estado de calor ou de frio”.9

Os estudos quantitativos de fenômenos relacionados com o calor só se tornaram possíveis após a invenção do termômetro. As primeiras formas de termômetro têm seu registro no século XVI. Contudo, eles parecem ter sido inventados muito antes, durante o período helênico, na Alexandria. (ROLLER, 1950). Embora tenham sido inventados alguns equipamentos que utilizassem a expansão do ar aquecido, por exemplo, com o mesmo princípio de funcionamento dos termômetros durante o período helênico, a ideia de adaptá-los com o propósito de indicar “graus de aquecimento” não ocorreu na antiguidade. Não se sabe com exatidão quem foi o primeiro a propor a realização de medidas de temperatura, mas atribui-se a Galileu Galilei (1564-1642) os primeiros equipamentos com esse propósito. (CASTRO, 1993).

A partir do século XVI, cientistas como Galileu (por volta de 1592), Sanctorius (1612), Bacon (1620), Torricelli e Otto de Guericke (1672) esforçaram-se para construir equipamentos capazes de medir a temperatura dos corpos. Todos esses termômetros utilizavam como princípio para o funcionamento, assim como nos dias atuais, a dilatação térmica de líquidos e gases. Esses primeiros equipamentos eram

9 _{Extraído de “Origem da palavra - site de etimologia”. Disponível em}

pouco exatos, especialmente porque eram sensíveis à pressão atmosférica e constituíam mais termoscópios10 _{que termômetros. (TATON, 1960).}

Santório (1612) foi o primeiro a indicar dois pontos de temperatura em sua escala: a neve e a chama de uma vela. Posteriormente (1665), Robert Boyle (1627- 1691), Robert Hooke (1635-1703) e Christiaan Huygens (1629- 1695) propuseram, independentemente, um ponto fixo para a calibração do termômetro. Esse ponto deveria ser determinado experimentalmente e, a partir disso, criar uma escala com “grau”, de acordo com a contração ou expansão do material. O método de calibração considerando dois pontos fixos surge entre 1669 e 1694, nos termômetros de Florença, em que o espaço entre duas marcas fixas é dividido em certo número de partes iguais, ou “graus”. (ROLLER, 1950; CASTRO, 1993).

Foi só a partir de 1717 que Daniel Fahrenheit (1686-1736) começou a construir os seus aparelhos, que ficaram famosos exatamente pela possibilidade de fazer medidas iguais repetidas vezes (SILVA, 1995; ROLLER, 1950; LAIDLER, 1993). Além de empregar o mercúrio como líquido termométrico, Fahrenheit solucionou completamente o problema da escala termométrica ao defini-la por meio de dois pontos fixos fáceis de serem reproduzidos. O zero seria uma mistura refrigerante específica, e o outro ponto seria a temperatura de ebulição da água. Em 1730, Renê Antoine F. Reaumur (1683-1757) propôs outra escala cujos pontos fixos seriam a fusão do gelo (0°R) e a ebulição da água (80°R). Mais tarde, em 1742, Celsius (1701-1744), propôs uma nova escala que dividia em 100 graus a diferença entre as temperaturas de fusão e ebulição da água, ao nível do mar. (TATON, 1960; CASTRO, 1993).

Após a construção dos termômetros, o segundo grande passo na teoria do calor consistiu na distinção entre temperatura e quantidade de calor, avanço que devemos a Joseph Black (1728-1799), em 1760. Antes de Black, acreditava-se que, se dois corpos estivessem em contato, no momento em que atingissem a mesma temperatura, eles teriam a mesma quantidade de calor. (CASTRO, 1993). Para ele, o calor seria um fluido material e o aquecimento ou resfriamento de um corpo se

10 _{Instrumento composto de uma esfera oca de vidro conectada a um tubo de vidro e que permite}

avaliar qualitativamente o aumento ou a diminuição de temperatura, por meio do deslocamento de substância termométrica no interior do tubo capilar. Devido à pressão atmosférica atuante sobre a superfície da água, esta sobe pelo tubo, formando uma coluna d’água. Aquecendo o bulbo com a mão, o ar expandirá, empurrando a água para baixo. O aparelho não possuía graduação em forma de escala e a medida da temperatura era feita pelo acompanhamento das variações da altura da coluna d’água.

daria pela acumulação ou perda desse fluido. Black propõe ainda que a quantidade desse fluido é uma grandeza mensurável, distinta da quantidade medida no termômetro. A unidade dessa grandeza refere-se à quantidade de calor que é necessário fornecer a uma massa determinada de um corpo de referência, arbitrariamente escolhido, para elevar sua temperatura em 1°C. Para desvencilhar- se da arbitrariedade do corpo, surge a ideia de calor específico. (TATON, 1960). Falaremos um pouco mais sobre as ideias de calor como fluido material na próxima seção, em que trataremos o calor como sendo uma substância.

O uso do termômetro e a ideia de calor específico trazem consigo a contradição entre as medidas realizadas e as sensações térmicas. Agora, era conhecido o fato de que, embora um bloco de metal e um de madeira apresentassem sensações térmicas diferentes, quando expostos ao mesmo ambiente, eles teriam a mesma temperatura. Essa evidência colabora para a mudança do conceito de calor, uma vez que o experimentador encontra a mesma temperatura para todos os objetos em um ambiente e esse resultado contraria as noções do senso comum. Nesse contexto, as sensações de quente e frio não podem mais ser associadas diretamente à temperatura. Ainda hoje, a temperatura é vista por muitos como a medida de calor de um corpo, e o calor é diretamente associado às altas temperaturas. (SILVA, 1995; MORTIMER; AMARAL, 1998).

A nossa hipótese inicial na pesquisa é que os sujeitos que trabalham com a refrigeração de ambientes e para os bombeiros militares, a utilização do conceito de calor como sendo idêntico à temperatura estará muito presente. A estimativa da quantidade de calor existente em um ambiente é realizada a partir da avaliação direta do aumento ou da diminuição da temperatura.

Essas relações estabelecidas entre calor e temperatura apontam para a influência da maneira como lidamos com o calor na vida cotidiana. É muito comum, e perfeitamente aceitável no dia a dia, que o calor seja associado às coisas quentes e às altas temperaturas, e o frio tenha uma conotação contrária e inversa. Esse tratamento equivale a tratar o calor (e o frio) como sendo equivalente à temperatura. Independentemente da formação e do nível de escolarização, todos nós dizemos que faz calor quando a temperatura ambiente está alta, ou quando praticamos atividades físicas. Essa forma de se referir ao calor faz com que seja feita a

associação direta do calor à ideia de temperaturas elevadas, e de frio às baixas temperaturas.