CALOR SENSÍVEL E CALOR LATENTE

Prévia do material em texto

CALOR E MUDANÇA DE FASE
Quando um corpo recebe calor, dois efeitos distintos podem ocorrer: se 
receber calor sensível, sua temperatura aumenta e o corpo não sofre 
mudança de fase; se receber calor latente, a temperatura permanece 
constante, mas com transição de fase. Neste tópico analisamos as duas 
situações, além das trocas de calor com múltiplos corpos em contato 
nos sistemas termicamente isolados.
CALOR E MUDANÇA DE FASE
I. Calor sensível
Q: quantidade de calor
m: massa do corpo
C: calor específico do corpo
∆θ: variação de temperatura
●
●
Capacidade térmica
Quantidade de calorias necessárias para elevar a temperatura do 
corpo em 1 grau Celsius:
Calorímetro: recipiente, protegido do meio exterior, onde ocorre a 
troca de calor
Grandeza relevante num calorímetro: sua capacidade térmica. 
Num calorímetro ideal, o isolamento térmico 
seria perfeito (paredes adiabáticas).
Calorímetro didático simples. Existem suportes para 
a fixação de um termômetro, de um agitador, e 
contatos para a passagem de corrente elétrica.
S
C
IE
N
C
EP
H
O
TO
S
/
A
LA
M
Y
/
O
TH
ER
 I
M
A
G
ES
CALOR E MUDANÇA DE FASE
I. Calor sensível
II. Calor latente
Quando, sob determinada pressão, um corpo atinge a temperatura de 
mudança de fase, cessa a variação de temperatura. A energia térmica 
continua a ser utilizada na reorganização molecular da substância. A 
temperatura só volta a mudar quando o corpo todo tiver mudado de fase. 
A quantidade Q de energia necessária para transformar a fase de um 
corpo de massa m é dada por
A temperatura da água não se altera 
enquanto muda da fase 
sólida para a líquida.
B
O
C
H
K
A
R
EV
/
S
H
U
TT
ER
S
TO
C
K
CALOR E MUDANÇA DE FASE
Q: calor latente
Curvas de aquecimento
Os patamares horizontais representam as transições 
de fase da substância. As temperaturas 
indicadas por PF e PE representam,
respectivamente, os pontos de fusão e ebulição 
da substância nessa determinada pressão.
II. Calor latente
CALOR E MUDANÇA DE FASE
S
S + L
L
L + G
G
Diagrama de fase de uma substância típica, 
como o CO2: a curva CF sobe se deslocando 
para a direita. A maioria das substâncias tem 
comportamento semelhante.
Existem outras substâncias que seguem o 
comportamento da água, em que a curva CF 
sobe invertida. 
III. Diagramas de fase
CALOR E MUDANÇA DE FASE
IV. Trocas de calor
Em um calorímetro, diversos corpos de substâncias diferentes a 
temperaturas distintas trocarão calor até atingir um novo equilíbrio 
térmico. Supondo desprezível a interação com o exterior do sistema:
A energia Q é absorvida ou cedida pelo corpo i no interior do calorímetro.
CALOR E MUDANÇA DE FASE
ou, resumidamente,
V. Equivalente mecânico do calor
Nesse experimento, 
idealizado por Joule, 
observamos a energia 
potencial gravitacional ser 
transformada em energia 
cinética; esta, por sua vez, 
será transformada em 
energia térmica.
Esquema do aparato 
experimental de Joule
CALOR E MUDANÇA DE FASE
Em notação moderna:
V. Equivalente mecânico do calor
A locomotiva a vapor, com as 
melhorias no rendimento da 
conversão de energia térmica em 
mecânica, é o símbolo da revolução 
nos transportes de carga e de 
passageiros, ocorrida na 
Europa em 1840.
LE
E 
TO
R
R
EN
S
/
S
H
U
TT
ER
S
TO
C
K
CALOR E MUDANÇA DE FASE
(Fuvest-SP) 
O gráfico representa a variação da temperatura de um corpo sólido, em 
função do 
tempo, ao ser aquecido por uma fonte que libera energia a uma 
potência constante 
de 150 cal/min. 
Como a massa do corpo é de 100 g, o seu calor específico, em cal/g ºC, 
será de:
a) 0,75. 
b) 3,75. 
c) 7,50.
d) 0,80.
e) 1,50.
CALOR E MUDANÇA DE FASE – NO VESTIBULAR
EX
ER
C
ÍC
IO
S
 E
S
S
EN
C
IA
IS
(Fuvest-SP) 
O gráfico representa a variação da temperatura de 
um corpo sólido, em função do 
tempo, ao ser aquecido por uma fonte que libera 
energia a uma potência constante 
de 150 cal/min. 
Como a massa do corpo é de 100 g, o seu calor 
específico, em cal/g ºC, será de:
a) 0,75. 
b) 3,75. 
c) 7,50.
d) 0,80.
e) 1,50.
CALOR E MUDANÇA DE FASE – NO VESTIBULAR
EX
ER
C
ÍC
IO
S
 E
S
S
EN
C
IA
IS
RESPOSTA: A
O gráfico a seguir representa a temperatura de uma substância, inicialmente no 
estado sólido, em função da quantidade de calor recebida. A massa da substância é 
de 50 gramas.
a) O calor específico da substância no estado sólido é de 0,2 cal/g ºC.
b) O calor latente de fusão 
da substância é de 20 cal/g.
c) O calor específico da substância no estado líquido é de 0,5 cal/g ºC.
d) O calor latente de vaporização da substância é de 80 cal/g.
e) O calor específico da substância no estado de vapor é de 0,8 cal/g ºC.
EX
ER
C
ÍC
IO
S
 E
S
S
EN
C
IA
IS
CALOR E MUDANÇA DE FASE – NO VESTIBULAR
O gráfico a seguir representa a temperatura de uma 
substância, inicialmente no estado sólido, em função 
da quantidade de calor recebida. A massa da 
substância é de 50 gramas.
a) O calor específico da substância no 
estado sólido é de 0,2 cal/g ºC.
b) O calor latente de fusão 
da substância é de 20 cal/g.
c) O calor específico da substância no 
estado líquido é de 0,5 cal/g ºC.
d) O calor latente de vaporização da 
substância é de 80 cal/g.
e) O calor específico da substância no 
estado de vapor é de 0,8 cal/g ºC.
EX
ER
C
ÍC
IO
S
 E
S
S
EN
C
IA
IS
RESPOSTA: C
CALOR E MUDANÇA DE FASE – NO VESTIBULAR