Calorimetria-Parte_1

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Calorimetria
· Efeitos do Calor
As moléculas e os átomos de qualquer corpo estão em contínuo movimento, causado pela energia cinética que possuem. Se dermos mais calor a um corpo, estaremos fornecendo mais energia cinética e é natural que isso se reflita num aumento da agitação molecular. Quanto maior a velocidade das moléculas de um corpo, mais separadas umas das outras elas ficarão. Essa maior separação causará um aumento do comprimento (dilatação Linear), da área (dilatação Superficial) ou do volume (dilatação Volumétrica) de um corpo. Isso é o que chamamos de dilatação térmica.
O quanto um corpo irá dilatar, dependerá do tipo de material do qual ele é feito, do seu comprimento e da quantidade de calor que ele recebe. Por exemplo, no caso de diferentes materiais, uma barra de alumínio dilata mais do que uma barra de ferro, mesmo que essas barras sejam do mesmo tamanho e estejam submetidas a mesma quantidade de calor. Agora, se observássemos duas barras de alumínio, uma com 1 metro de comprimento e a outra com 10 metros de comprimento, ambas recebendo a mesma quantidade de calor, veríamos que a barra de 10 metros dilata mais do que a de 1 metro. Se as barras fossem do mesmo tamanho, mas recebessem quantidades de calor diferentes, a que receber mais dilata mais.
Há muitos exemplos de dilatação e contração de corpos devido a mudanças de temperatura:
- Deixam-se pequenos espaços entre os trilhos das estradas de ferro.
- Deixam-se pequenos espaços entre os blocos de concreto das estradas de rodagem de cimento.
- Os fios da rede elétrica não são postos esticados.
Outro efeito do calor nos corpos é a mudança de estado físico. Lembra-se dos estados físicos? Eles eram: sólido, líquido e gasoso. As mudanças de estado físico dependerão da quantidade de calor recebida e do tipo de material do qual o corpo é feito. Considerando corpos feitos com o mesmo tipo de material podemos entender os estados físicos através da quantidade de energia que eles possuem. O estado sólido tem sempre menos energia do que o estado líquido, que por sua vez possui menos energia do que o estado gasoso.
Quanto mais calor um corpo recebe, maior será a sua energia interna e, portanto maior será a agitação das suas moléculas. Assim, um corpo no estado sólido que recebeu quantidade de calor suficiente para alterar o estado de agitação de suas moléculas, poderá mudar o seu estado físico para o líquido. Da mesma forma, se ele estivesse no estado líquido e recebesse calor poderia mudar para o estado gasoso. A quantidade de calor necessária para que essas mudanças de estado físico ocorram dependerá do tipo de material do qual o corpo é feito.
Exemplo: A energia térmica que está presente no ar é transferida para o gelo e este, ficando durante um tempo recebendo este calor, acaba derretendo, ou seja, muda do estado sólido para o líquido. O mesmo ocorrerá se colocarmos a água líquida no fogo durante um tempo. Ela irá transformar-se em vapor d'água, ou seja, passa do estado líquido para o gasoso.
O contrário também pode ocorrer, ou seja, a perda de calor também provoca mudança de estado, pois diminui o estado de agitação das moléculas.
· Dilatação da água
Quando aquecemos a água de 0ºC a 4ºC, o volume diminui em lugar de aumentar. De 4ºC em diante, a água tem comportamento normal, seu volume aumenta com a temperatura.
Essa dilatação anormal da água explica por que, nos lagos e piscinas, a água congela primeiro na superfície. Normalmente, quando um líquido se resfria, o seu volume diminui e a densidade aumenta. Logo o líquido frio “pesa” mais que o mesmo volume de um líquido quente. Isto é, o “peso” do líquido frio é maior do que o empuxo que ele sofre. Conclusão: o líquido frio vai para o fundo e o líquido quente vai para a superfície, formando-se correntes de convecção. Mas ao resfriarmos a água, de 4ºC a 0ºC, o volume aumenta em lugar de diminuir, logo, a água fria não vai mais para o fundo, cessando a convecção. A camada superficial vai ficando cada vez mais fria até se congelar.
· A propagação do calor 
O calor é uma forma de energia que se propaga do corpo mais quente para o mais frio. Esse processo pode ocorrer por três mecanismos diferentes: condução, convecção e a irradiação.
· Condução 
Predominante nos sólidos, nesse processo a transmissão de energia se dá molécula a molécula. Em alguns corpos, esse processo ocorre muito rapidamente, como por exemplo, os metais, e por isso eles são chamados de condutores térmicos, e em outros ocorre o contrário, como por exemplo, a madeira e a água. Esses são chamados de isolantes térmicos.
Materiais que reduzem o fluxo de calor são denominados Isolantes térmicos (maus condutores de calor), e materiais que transmitem facilmente o calor são chamados Bons condutores de calor. Os metais são exemplos de bons condutores de calor, enquanto a madeira e a lã são considerados isolantes térmicos (maus condutores).
Até mesmo na escolha de nossas roupas nos deixamos guiar pelas leis físicas. No inverno, preferimos os tecidos espessos, lãs e peles, que retêm o ar entre as fibras e pêlos. Sendo o ar um mau condutor, impedirá que o calor de nosso corpo escape para a atmosfera fria que nos cerca. Nos países quentes, as roupas variam conforme certas condições do clima. Se, além de quente, a região é úmida, a população usa pouca roupa para que o ar possa refrescar a pele; nos climas secos, as pessoas se envolvem em lã, como os beduínos do deserto. Por ser má condutora de calor, a lã impede o calor ambiente de entrar em contato com a pele, que se mantém num frescor relativo. Os mamíferos, como o urso, a ovelha, e certas aves, como o pinguim, mantêm-se aquecidos devido ao fato de sua pele apresentar muitos pêlos. Estes retêm o ar, não permitindo a fuga do calor do seu corpo.
O isopor, muito empregado atualmente como isolante térmico em geladeiras e flutuadores, se constitui num ótimo isolante térmico, pois sua textura muito porosa, apresenta 97% do seu peso em ar.
· Convecção 
Exclusiva dos fluidos, ou seja, líquidos e gases, a transmissão de calor por convecção ocorre por meio da movimentação de massa fluida. Observe o desenho. Quando se aquece, a água que está junto ao fundo aumenta de volume (dilata-se), tornando-se menos densa, o que faz com que suba à superfície. Com isso, se estabelece uma diferença de densidade entre a água quente que sobe e a água fria que desce.
· Irradiação 
A irradiação pode ocorrer no vácuo e também em meios materiais, e a sua transmissão é feita por intermédio de ondas eletromagnéticas. As ondas transmitem as energias que são absorvidas pelos corpos. Essa absorção provoca uma alteração no estado de movimentação das moléculas modificando, assim, a sua temperatura. 
Exemplos:
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