Fisica - Transferencia de Calor e Calorimetria

Prévia do material em texto

Fernanda	Mol		
A	maior	parte	da	radiação	solar	que	
penetra	na	estufa	é	absorvida	pelo	solo	
e	pelas	plantas.	Esse	corpo	emite	
radiação	infravermelha	que	que	é	em	
parte	absorvida	e	em	parte	refletida	de	
volta	para	a	estufa	intensificando	o	
aquecimento.		
Tampa-	impede	o	contato	do	calor	com	o	ar	
externo	evitando	a	convecção		
Paredes	espelhadas-	impedem	a	perda	de	
calor	por	irradiação	
Vácuo-	impede	a	convecção	e	a	condução,	já	
que	esses	processos	não	ocorrem	no	vácuo.		
𝐜 = 𝐐
𝐦∙∆𝐓
 		Q-	qnt.	de	calor	sensível	(cal)	
 ∆T-	variação	da	temperatura	(oC)	
																					m-	massa	do	objeto	(g)	
	
Transferência de Calor e Calorimetria 
1. Processos de Transmissão de calor 
1.1. Condução Térmica 
Ocorre	nos	sólidos	já	que	as	redes	cristalinas	formadas	
por	suas	ligações	permitem	a	transferência	de	energia	
de	partícula	para	partícula.	O	sentido	da	propagação	
do	calor	é	da	região	de	maior	temperatura,	onde	a	
vibração	molecular	é	mais	intensa,	para	a	região	de	
menor	temperatura.	O	tipo	de	material	(ser	bons	
condutores	ou	não	de	calor)	interfere	nesse	processo.	
Os	metais	por	exemplo	possuem	taxa	de	difusão	de	
energia	grande	devido	à	presença	de	elétrons	livres	
podendo	esses	sofrer	grandes	translações.	A	área	de	
contato,	a	espessura	e	a	diferença	de	temperatura	
entre	as	extremidades	do	objeto	também	interferem.		
obs.:	a	sensação	de	quente	e	frio	é	subjetiva.	A	
sensação	de	frio	por	exemplo	se	deve	à	perda	rápida	
mas	significativa	de	calor	para	o	meio	ambiente.			
1.2. Correntes de convecção 
Ocorre	apenas	em	fluidos	(líquidos	e	gases)	em	que	
ocorrem	trocas	de	massas	quentes	e	frias	dentro	do	
recipiente,	devido	às	diferenças	de	temperatura	e	
densidade.	Para	um	fluido	ser	aquecido	por	convecção	
é	essencial	que	a	fonte	de	calor	esteja	posicionada	na	
parte	inferior	do	sistema.	Para	resfriar	um	fluido,	a	
fonte	usada	para	absorver	o	calor	deve	ser	posicionada	
acima	dele	(ex.:	geladeiras	com	o	freezer	em	cima).		
As correntes de Ar 
No	fenômeno	das	brisas	de	beira-mar	por	exemplo,	
ocorre	o	deslocamento	de	ar	de	uma	região	de	alta	
pressão	(maior	concentração	de	ar)	para	uma	de	baixa	
pressão	(menor	concentração	de	ar).	
Dia:	ventos	sopram	o	mar	(menor	temperatura)	para	a	praia	
(maior	temperatura).		
Noite:	ventos	sopram	da	praia	(menor	temperatura)	para	o	
mar	(maior	temperatura).		
 
 
 
 
A inversão térmica 
Quando	o	ar	está	mais	quente	e	seco	a	temperatura	
no	final	da	tarde	cai	rapidamente	tornando	o	ar	
próximo	ao	solo	mais	denso.	A	poluição	fica	retida	na	
camada	mais	baixa	da	atmosfera.		
	
	
	
	
	
1.3. Irradiação térmica 
Todos	os	objetos	emitem	radiação	na	forma	de	onda	
eletromagnéticas.	A	intensidade	da	radiação	emitida,	
entretanto,	depende	da	temperatura	de	um	objeto,	
sendo	maior	quanto	mais	quente	este	for.	A	
propagação	por	irradiação	ocorre	tanto	em	meios	
materiais	como	no	vácuo	(sendo	mais	eficiente	no	
vácuo	por	não	haver	matéria	para	absorver	a	onda	
eletromagnética).	Além	da	emissividade	de	ondas	
eletromagnéticas	a	matéria	também	e	capaz	de	
absorver,	transmitir	e	refletir	essas	ondas.		
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
2. Calor sensível 
É	o	responsável	unicamente	pela	variação	de	
temperatura.	No	SI	o	calor	é	medido	em	joules	(J).	A	
medição	em	caloria	também	vem	sendo	muito	
difundida.		
1	cal	 ≅ 	4,2	J	
A	ingestão	de	alimento	possibilita	a	geração	de	energia	
para	realização	de	trabalho	e	para	manutenção	da	
temperatura	corporal.		
Capacidade	térmica	(C)	
É	a	razão	entre	a	quantidade	de	calor	absorvida	ou	
cedida	e	a	variação	da	temperatura	sofrida	pelo	objeto		
Obs-	a	massa	e	o	tipo	de	material	definem	a	capacidade	
térmica	de	um	objeto	
Calor	especifico	©	
É	a	quantidade	de	calor	recebida	ou	cedida	a	uma	
massa	unitária	e	um	material,	provocando,	assim,	uma	
variação	unitária	da	temperatura.	(analisar	massas	=)	
	
𝐂 = 𝐐
∆𝐓
 	Q-	qnt.	de	calor	sensível	(cal)	
 ∆T-	variação	da	temperatura	(oC)	
	
																					
Fernanda	Mol		
Resuminho		
↑	calor	especifico-	subst.	Precisa	de	mais	
energia	para	variar	a	temperatura		
↓baixo	calor	especifico-	subst.	precisa	de	
menos	energia	para	variar	a	temperatura.		
	
Obs-	a	água	é	muito	utilizada	para	controlar	a	
temperatura	por	possuir	alto	calor	especifico.	Desse	
modo,	ela	h	capaz	de	absorver	energia	sem	sofrer	uma	
elevação	de	temperatura	muito	significativa.	
	
	
	
	
	
	
Obs-	capacidade	térmica	depende	da	massa	e	do	tipo	
de	material	do	objeto	enquanto	o	calor	especifico	é	
uma	propriedade	física	da	matéria.		
Relação	entre	capacidade	térmica	e	calor	especifico		
																																								C	=	c ∙ m	
3. Equação Fundamental d Calorimetria 
𝐐 = 𝐦 ∙ 𝐜 ∙ ∆𝐓	
																																			Absorvido	–	Q	>	0	(positivo)		
Calor	sensível								
																																		Cedido	–	Q	<	0	(negativo)		
	
A	troca	de	calor	entre	dois	objetos	pode	levar	ao	
equilíbrio	térmico,	um	processo	natural	comumente	
observado.	Essa	troca	de	calor	deve-se	a	diferença	de	
temperatura	entre	2	objetos	envolvidos	sendo	possível	
em	qualquer	estado	físico	da	matéria.		
Princípio	geral	das	trocas	de	calor-	Qcedido	+	Qabsorvido	=	0		
Calorímetro	
Aparelho	que,	visando	minimizar	as	perdas	
energéticas,	promove	isolamento	térmico.	Nele	as	
trocas	de	calor	ocorrem	apenas	internamente.