AULA 8 CALOR

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CALOR
• Por que uma
melancia mantém-
se fria por um
tempo mais longo
do que os
sanduíches, quando
ambos são retirados
de um refrigerador
em um dia quente?
• Quando você coloca uma
colher em uma xícara de café
quente, a energia passa para
a colher porque o café está
mais quente do que a colher.
• Por outro lado, quando você
encosta sua mão em um
pedaço de gelo, a energia sai
da sua mão para o gelo, que
é mais frio.
• O sentido de
transferência
espontânea de
energia é sempre
do corpo mais
quente para um
vizinho mais frio.
• A energia é
transferida de um
corpo para outro,
por causa da
diferença de
temperatura entre
eles. Essa energia é
chamada de
CALOR.
• É importante
observar que
a matéria não
contém calor.
• Ela tem
energia
cinética
molecular.
• Calor é a energia em trânsito de um corpo a uma
temperatura mais alta para outro a uma temperatura
mais baixa.
• Uma vez transferida, a energia deixa de ser calor.
Volta a ser energia cinética.
• Da experiencia verifica se que a quantidade de calor (Q),
necessária para aumentar a temperatura da massa m, de
um material de T1 até T2:
I. Q~ ∝ ΔT
(aproximadamente proporcional a variação da temperatura)
II. Q~ ∝ m
(Q aproximadamente proporcional a massa m)
III. Depende também da natureza do material
• Diferentes materiais requerem diferentes
quantidades de calor para elevar a
temperatura de uma determinada
quantidade Desse material em um
determinado numero de graus.
• A quantidade de calor necessária para elevar
a temperatura em 1ºC, de 1kg
• Dizemos então que a agua possui um
calor específico maior do que o do
alumínio.
• O calor especifico, c , de qualquer
substância é definido como a
quantidade de calor requerida para
alterar a temperatura de uma
unidade de massa da substância
em 1 grau.
• O recheio de uma
torta de maça
aquecida pode
estar quente
demais, mesmo que
a crosta da torta
não esteja.
QUANTIDADE DE CALOR
• A relação matemática será:
• Como o calor é energia sua unidade no SI é o Joules. Uma outra
unidade muito usada é a caloria (cal) e é definida como a
quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um
grama de agua em 1°C. Temos:
1cal = 4,184 Joules
• A agua possui uma capacidade de armazenamento de
energia melhor do que a maioria dos materiais;
• uma quantidade relativamente pequena de agua absorve
uma grande quantidade de calor para haver uma
elevação de temperatura pequena.
• Por isso ela é um agente útil para refrigerar sistemas
encontrados em automóveis e outras máquinas.
EXERCÍCIOS
1. Em um episódio de gripe, um homem de 80 kg tem 39°C de febre (
cerca de 2°C acima da temperatura normal de 37°C). Considerando
que o corpo humano é constituído essencialmente de agua, qual seria
o calor necessário para produzir essa variação de temperatura? c =
4190 J/Kg.K Q = 6,7x 105J
2. Por que a presença de grandes volumes de agua tendem a
moderar o clima das terras próximas – tornando -o mais quente na
estação fria e mais frio na estação quente?
• Existem situações em que o calor absorvido por um sólido
ou líquido, não ocasiona necessariamente no aumento de
temperatura de um material. Em vez disso a amostra pode
mudar de fase ou estado ( isto é do estado sólido para o
líquido por exemplo)
Absorve calor = Q positivo= 
calor de fusão
gelo perde calor = Q 
negativo
CALOR LATENTE
• A quantidade de calor por unidade de massa que precisa
ser transferida para que a amostra do material mude
completamente de fase é chamado de calor de
transformação/latente, L. Sua unidade é J/kg
• Assim quando uma amostra de massa m muda totalmente
de fase, a quantidade total de calor transferida é:
• Considere que o calor é fornecido a taxa constante 
Observe que a
temperatura é
constante nas
transições de fase
desde que a pressão
permaneça
constante.
• Os mecanismos de controle de temperatura de animais de
sangue quente são baseados no calor de vaporização
removendo o calor do corpo ao usa-lo na vaporização da
agua na língua ou da pele (transpiração)
EXERCÍCIOS
• Uma geóloga trabalhando em campo toma seu café em uma xicara de
alumínio. A xicara possui uma passa igual a 0,120kg, estava inicialmente a
20°C quando a geóloga a encheu com 0,3kg de café que estava
inicialmenete a temperatura de 70°C. Qual é a temperatura final depois
que o café e a xicara atingem o equilíbrio térmico? Suponha que o calor
específico do café seja igual ao da agua, e não existe troca de calor com
o ambiente. C agua =4190 j/Kg.K
EXERCÍCIOS
• Variação de temperatura com transição de fase: Uma estudante de
engenharia deseja resfriar 0,25kg de coca cola (constituída em maior parte
de agua) inicialmente a uma temperatura de 25°C, adicionando-se gelo a -
20°C. Qual a quantidade de gelo que ela deve usar para que a
temperatura final seja igual a 0°C, sabendo que todo gelo se funde e que o
calor específico do recipiente pode ser desprezado. C agua =4190 J/Kg.K
c gelo= 2,1x103 J/Kg.K Lf do gelo =3,34x104 J/kg
TRANSFERÊNCIA DE CALOR
• O calor se transfere dos objetos mais quentes para os mais
frios.
• Se vários objetos a temperaturas diferentes estão em
contato eles tendem a alcançar uma temperatura comum.
• Essa uniformização térmica ocorre de três maneiras: por
condução, convecção, ou radiação
CONDUÇÃO
• Mantenha a extremidade de uma
barra de ferro em uma chama.
• Logo ela ficará quente demais para
que se possa segurá-la.
• O calor penetra na agulha de metal
pela extremidade mantida na chama
e é transferido a toda ela.
• Esse modo de transmissão de calor é
chamado de condução.
CONDUÇÃO• O fogo faz os átomos da
extremidade aquecida moverem-se
cada vez mais rapidamente.
• Em consequência, esses átomos e
elétrons livres colidem com seus
vizinhos e assim por diante. Esse
processo de múltiplas colisões
continua até que o aumento no
movimento seja transmitido a todos
os átomos, e o corpo inteiro torne-
se mais quente.
• A condução de calor ocorre por
meio de colisões atômicas e
eletrônicas.