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A teoria do calor pensado como substância foi abandonada em favor da teoria do calor pensado como energia, principalmente por não poder explicar o aquecimento de objetos de outra maneira que não por meio de uma fonte de calor. O calórico não explicava, por exemplo, o aquecimento por atrito. (MORTIMER; AMARAL, 1998).

Julius Robert Von Mayer (1814-1878) foi o primeiro a propor o princípio de conservação de energia: "quando uma quantidade de energia de qualquer natureza desaparece em uma transformação, então se produz uma quantidade igual em grandeza de uma energia de outra natureza." (MAYER apud SILVA, 1995).

A teoria do calórico previa que quando um gás se expandia, sua temperatura diminuía porque o calórico se dispersava em um volume maior, mas permaneceria constante. Essa teoria não era capaz de explicar porque a temperatura do gás se mantinha constante em expansões livres11. Para Mayer, a temperatura só diminuía quando o gás realizava trabalho mecânico sobre o pistão para expandir. Quando o gás se expandia livremente no vácuo, não haveria pressão oposta e, consequentemente, nenhum trabalho seria realizado. Sem a realização do trabalho não haveria alteração na temperatura. (CASTRO, 1993).

Mayer acreditada na indestrutibilidade e na conversibilidade da energia e argumenta que o calor deveria ser uma forma de movimento, sendo possível, portanto, encontrar uma quantidade de calor correspondente a uma dada força. Dessa forma, ele propõe o cálculo do equivalente mecânico do calor. Contudo, não consegue chegar ao formalismo matemático exigido na época, mas propõe a ideia de que o calor desaparece quando realiza trabalho mecânico. O trabalho de Mayer não foi muito considerado na época devido à sua abordagem qualitativa, que não convencia os pesquisadores da época. Por essa razão, muitos historiadores apontam James Prescott Joule (1818-1889) como o descobridor da equivalência entre calor e trabalho. (CASTRO, 1993).

Os resultados experimentais da conversão de diversas formas de energia em calor obtidos por Joule de 1837 a 1847 foram melhorados e forneceram a mesma quantidade de calor a partir de uma dada quantidade de energia, não importando a maneira como esta era produzida, o que direcionou para a teoria da conservação da energia (a Primeira Lei da Termodinâmica). A agitação do mercúrio, o atrito de anéis de ferro em banhos de mercúrio ou a transformação de energia elétrica em calor num fio imerso em água sempre levavam à mesma proporcionalidade entre as formas de energia: esse valor é hoje conhecido como “equivalente mecânico do

11 _{O aumento do volume mediante expansão livre implica, em vista da primeira lei da termodinâmica,}

a manutenção da energia interna do sistema, visto que as fronteiras são obviamente subentendidas adiabáticas. Para um gás ideal, tal condição também implica um aumento isotérmico do volume, ou seja, as temperaturas final e inicial do sistema composto por um gás ideal serão as mesmas quando o processo envolvido é uma expansão livre.

calor” (4,18 joules/caloria) determinado por Joule. O calor então passou a ser definido como uma forma de energia em movimento. (PEREIRA; CARDOZO, 2005).

O conceito de energia, que foi se consolidando a partir do fim da década de 1840, finalmente pôde servir como elemento de ligação entre a mecânica e a termodinâmica. (GOMES, 1992).

A compreensão do calor como uma forma de energia é bastante difícil para a maioria das pessoas e, por essa razão, é acompanhada de inúmeros significados. O maior problema com o conceito de energia é ser este um conceito puramente teórico. A energia não pode ser medida e nem definida operacionalmente. (SOUZA, 2007; CHEMELLO, 2006; SILVA, 1995). Não podemos medir a energia associada ao movimento de um carro, nem a energia que será liberada numa transformação química. Só podemos calculá-la a partir de quantidades observáveis, tais como velocidades, massas, distâncias, cargas elétricas, temperaturas, etc. (SOUZA, 2007).

O termo “energia” está relacionado com força ou trabalho. Em 1807, o físico inglês Thomas Young (1773-1829) propôs que a energia fosse definida como a capacidade para realizar trabalho, conceito que é até hoje amplamente utilizado na física. Contudo, pode-se perceber que essa definição nada diz sobre a natureza mais específica da energia, sobremodo da energia envolvida nas transformações químicas. (SOUZA, 2007).

Outro problema comum ao trabalhar o conceito de energia é o fato de a conservação da energia ser associada à concepção de armazenamento da energia no interior de um sistema. Decorrem dessa concepção alguns termos frequentemente utilizados para se referir ao calor como energia, tais como transferência de calor, condução de calor, absorção e liberação de calor. Essa forma de se referir ao calor provém da época em que o calor era considerado uma substância que penetrava os corpos e, portanto, podia ser transferida, conduzida, absorvida, liberada. Por outro lado, as ideias de capacidade calorífica e calor específico estavam vinculadas às capacidades de contenção do calórico pelos sistemas. Outros termos como caloria, calor sensível e calor latente também têm vínculos com a teoria do calórico. (SILVA apud SOUZA, 2007).

Gomes (1992) apresenta, como resultado para a análise dos textos de oito livros didáticos de Física sobre física térmica e termodinâmica, que várias

expressões corriqueiras nos textos dos livros de física atuais são similares aos dos antigos adeptos da teoria substancialista do calor, tais como: calor “cedido”, “absorvido”, “recebido”, “ganho”, “perdido”, “liberado”, “transferência” e “trocas de calor”. Outro aspecto que Gomes também destaca é que, dos oito livros analisados, seis apresentam um breve resumo histórico da evolução do conceito de calor e todos alertaram, mesmo que em poucas palavras, que o calor não pode ser interpretado como algo contido nos corpos. Mesmo os autores de livros didáticos de física estando cientes de que o calor não deve ser associado a um fluido sutil, pelo desenvolvimento de suas ideias, Gomes defende que essa abordagem ainda é significativa para eles.

Nosso objetivo na presente seção foi discutir o desenvolvimento ontológico e sociocultural do conceito de calor e as origens de determinados significados e determinados usos. Apresentamos as ideias de calor como: (i) sensação; (ii) temperatura; (iii) substância; (iv) movimento; e (vi) energia. Há ainda significados híbridos, que mesclam o sentido de mais de uma dessas categorias.

A partir da observação do desenvolvimento histórico, da polissemia do conceito de calor e dos múltiplos significados atribuídos pelo estudante durante a construção e utilização desse conceito é que foi proposto por Amaral e Mortimer (2001/2004) o Perfil Conceitual de Calor, que será apresentado a seguir. Neste trabalho, pretendemos analisar a utilização das zonas do perfil conceitual para além dos âmbitos escolar e cotidiano, em duas comunidades socioculturalmente situadas que utilizam esse conceito no exercício da sua profissão: bombeiros militares e técnicos que trabalham com a refrigeração de ambientes.