Calórico
Munique, 1798. O conde Rumford vê perfurar canos de canhão no arsenal e faz uma pergunta de cálculo. Se o calor é uma substância espalhada no metal, a sua reserva é finita, e a perfuração deixará um dia de aquecer. Pega numa broca romba, põe o cano numa caixa com água e ao fim de duas horas e meia tem água a ferver. Muda a água — volta a ferver.
O calórico era uma matéria imponderável que Lavoisier incluiu na sua tabela de substâncias simples. Julgava-se que fluía do quente para o frio e que se conservava ao fazê-lo. A sua quantidade media-se em calorias: uma caloria aquece um grama de água um grau. A teoria deu tabelas corretas de capacidades caloríficas e até a teoria das máquinas térmicas de Carnot. Mas a experiência de Rumford mostrou que se pode obter calor sem fim, desde que se realize trabalho.
| Notação | caloric · calorique · medida cal |
| Como se media | pela massa de gelo fundido e pelo aquecimento da água · Q = c·m·ΔT |
| O que se supunha | conservação: o que saía de um corpo chegava a outro |
| Introdução e abandono | calorique — Lavoisier, 1789 · experiência de Rumford — 1798 · equivalente mecânico — Joule, 1843—1850 |
| Notação atual | o calor é uma forma de energia, em joules · 1 cal = 4,184 J · ISO 80000-5 |
| Valores típicos | 79,7 cal — fundir um grama de gelo · 540 cal — evaporar um grama de água · 2000 kcal — ração diária |
01 · Definição
O fluido imponderável do calor
No sistema do fim do século XVIII, o calórico está contido nos corpos e flui dos quentes para os frios. As suas partículas repelem-se umas às outras — por isso o calor se espalha e os corpos dilatam ao aquecer. As substâncias retêm o calórico de forma diferente: o ferro precisa de dez vezes menos do que a água para aquecer um grau.
Também o calor latente de Black tinha explicação: o gelo que funde recebe calórico mas não aquece, logo ele entra em forma ligada. Todo o cálculo do sistema assentava num pressuposto — que o calórico se conserva. Foi precisamente esse que teve de ser abandonado. As fórmulas da capacidade calorífica continuaram válidas; só que o calor conta agora como energia.
O calor na balança, sem termómetro
Ao centro, uma amostra quente numa câmara de gelo; a sua cor depende da temperatura. A turquesa, o gelo e a água de fusão, que escorre para a taça em baixo — a sua massa dá o calor. A camisa exterior também é de gelo e protege a experiência do calor da sala. Os pontos cor de âmbar são o calórico tal como se imaginava: sai da amostra para o gelo até a amostra arrefecer até zero.
Como o calórico explicava tudo — até começarem a perfurar
Aqui o calórico está desenhado como se imaginava: 260 partículas cor de âmbar de um fluido imponderável. Nas três primeiras experiências o seu número não muda; apenas passam de um corpo para outro, dilatam o corpo ou escondem-se no gelo que funde. Os círculos ocos são calórico ligado; a camada turquesa, gelo. Na quarta, a broca faz nascer partículas novas, brancas, do nada — e a conta deixa de bater certo. O cursor conduz a experiência; os números sob a cena são contados em calorias, como na época.
O cano que não arrefecia
Ao centro, a máquina de perfurar do arsenal. Os cavalos andam em círculo; o seu engenho faz girar um cano de bronze por uma grande roda e um pinhão. O cano está numa caixa com água e uma broca romba pressiona a sua alma. A lilás, o trabalho mecânico: engrenagem, veio, potência dos cavalos. A âmbar, o calor que nasce no ponto de atrito: partículas sobem da broca através da água. A turquesa, a água e a sua temperatura. À direita, um ecrã regista o aquecimento da água e, por baixo, a conta do calórico. Segundo a teoria, a reserva de calórico do cano é finita. A barra mostra quanto dessa reserva já devia ter saído. O tempo corre 120 vezes mais depressa: um segundo são dois minutos. Se não tocar em nada durante 20 s, as experiências arrancam sozinhas.
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02 · Conversão
| {n} | {v} | {note} |
Há várias calorias. A termoquímica vale exatamente 4,184 J; a internacional, 4,1868 J; a de 15 graus, 4,1855 J. A diferença é de décimas de por cento. Num trabalho rigoroso indica-se o tipo de caloria — ou, melhor, escrevem-se logo joules.
Os gramas de gelo e de água a ferver eram as medidas daquela época: era assim que se via o calor. Fundir um grama de gelo custa 79,7 cal; evaporar um grama de água a 100 °C, cerca de 540 cal. O vapor queima mais do que a água a ferver precisamente por causa desses 540.
03 · Ordens de grandeza
04 · Instrumentos de medição
05 · Regras de escrita
06 · Unidades vizinhas
O calórico desapareceu, mas deixou herança. Carnot deduziu o limite das máquinas térmicas considerando o calórico conservado — e a fórmula continua válida. Trabalho e calor revelaram-se uma só grandeza, e da razão entre calor e temperatura nasceu a entropia.
07 · Secção histórica
A teoria do calórico não estragou uma única medição: o calorímetro media calor transferido, não uma substância. Por isso as tabelas de capacidades caloríficas de Lavoisier e Laplace sobreviveram à teoria. Só se abandonou o pressuposto da conservação; a medida — a caloria — foi mantida.
A caloria era definida pela água e teve várias versões: a 15 °C, média de 0 a 100 °C, internacional. Em 1948 a Conferência Geral de Pesos e Medidas recomendou exprimir o calor em joules. A caloria ficou nas embalagens de alimentos e nos manuais antigos.
Catálogo de grandezas
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