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MATERIAL DE ESTUDO PARA AVALIAÇÃO DA III 
UNIDADE – FISICA – 2 ANOS 
 CALOR: ENERGIA TÉRMICA EM TRÂNSITO 
O valor aceito atualmente para o equivalente mecânico: 
de calor é: 1 cal = 4,186 
Calor é a energia térmica que se transfere entre corpos 
com temperaturas diferentes. 
As unidades de medida de calor, pelo fato de ser uma 
forma de energia, a unidade oficial de calor no SI é o joule 
(J). 
Caloria é a quantidade de calor que produz a variação de 
temperatura de 1 °C (rigorosamente de 14,5 °C a 15,5 °C) 
em 1 grama de água sob pressão normal. 
A unidade múltipla quilocaloria (kcal) também é muito 
usada na medida das quantidades de calor: 
1 kcal = 1.000 cal = 10 3 cal 
Outra unidade de quantidade de calor bastante utilizada 
em manuais técnicos para exprimir as características de 
equipamentos e máquinas que envolvem a energia 
térmica, como aparelhos de ar-condicionado, fornos 
industriais etc., é a British Thermal Unit (BTU), que 
equivale a, aproximadamente, 252,4 calorias ou 1.055 
joules. 
1 BTU = 252,4 cal = 1.055 J 
Trocas de calor 
A troca de calor é um fenômeno que vivenciamos no dia 
a dia. Ao medir a temperatura de uma pessoa com um 
termômetro clínico, por exemplo, esse dispositivo troca 
calor com o corpo até atingir a mesma temperatura que 
ele. 
O forno, convencional ou de micro-ondas, o fogão e a 
geladeira são equipamentos que trocam calor com os 
alimentos, aquecendo-os ou resfriando-os. 
Equilíbrio térmico é o estado no qual dois ou mais corpos 
de um mesmo sistema mantêm a temperatura inalterada 
e em um mesmo valor comum. 
Para indicar o sentido em que ocorre troca de calor, 
estabelecemos que a quantidade de calor é uma grandeza 
algébrica. Seu sinal será positivo se a quantidade de calor 
for recebida pelo corpo e será negativo se a quantidade 
de calor for cedida, ou perdida, pelo corpo. Por exemplo, 
na situação descrita, vamos admitir que, até chegarem ao 
equilíbrio térmico, 30 calorias foram trocadas entre os 
corpos A e B. Assim, temos: 
 QA = - 30 cal (O corpo A cedeu 30 calorias.) 
QB = + 30 cal (O corpo B recebeu 30 calorias.) 
 
Capacidade térmica de um corpo 
Define-se a capacidade térmica C de um corpo pela razão 
entre a quantidade de calor Q que ele troca e a 
consequente variação de temperatura Δ𝜃 sofrida: 
A capacidade térmica de um corpo 
pode ser medida em J/K, no SI, ou 
em cal/°C. 
 
 
Calor específico sensível de uma matéria 
Calor específico sensível (c) de um material é a 
quantidade de calor necessária para elevar ou baixar em 
1 °C a temperatura de 1 grama desse material. 
 A unidade usual de calor específico é cal/(g . °C). 
Entretanto, também podem ser usadas as unidades 
kcal/(kg . °C) e J/(kg . °C). Como as variações de 
temperatura nas escalas Celsius ou Kelvin têm valores 
iguais, essas unidades também podem ser indicadas por 
cal/(g . K), kcal/(kg . K) e J/(kg . K). 
A tabela a seguir apresenta os valores de calor 
específico para alguns materiais à temperatura de 20 
°C 
A água, portanto, em virtude de seu elevado calor 
específico, funciona como regulador climático. 
Quantidade de calor trocada e quantidade de calor 
sensível 
Se tivermos uma massa m de certa quantidade de um 
material, cujo calor específico é c, sofrendo uma variação 
de temperatura ∆𝜃, a quantidade de calor Q trocada no 
processo pode ser calculada pela relação conhecida como 
equação fundamental da Calorimetria: 
 
 
 
 
De acordo com a fórmula, o sinal da quantidade de calor 
Q será determinado pelo sinal da variação de 
temperatura ∆𝜃. Assim: 
Δ𝜃 > 0 ⇒ 𝑄 > 0 . A temperatura aumenta porque o 
corpo recebe calor. 
 Δ𝜃 < 0 ⇒ 𝑄 < 0 . A temperatura diminui porque o 
corpo perde calor. 
Da definição de capacidade térmica C, temos: 
 
 
 
 
 
A capacidade térmica de um corpo pode ser medida em 
J/K, no SI, ou em cal/°C. 
 
 
 
 
QUESTÕES PROPOSTAS - RESOLVA NO CADERNO 
1. Em um laboratório de Física, uma amostra de 20 g de 
cobre recebeu 186 cal de calor de uma determinada fonte 
térmica. Sabendo que o calor específico do cobre é 0,093 
cal/g°C, determine a variação de temperatura sofrida pela 
amostra. 
a) 50 °C b) 100°C c) 105°C d) 200°C e) 250° 
RESOLUÇÃO: 
DADOS: massa(m) = 20g 
Quantidade de calor(Q) = 186 cal 
Calor específico(c) = 0,093 cal/g°C 
Logo: Q = m.c. Δ𝑇 , pede Δ𝑇 =? 
 Δ𝑇 = 
.
 Δ𝑇 = 
 ,
 Δ𝑇 = 
, 
 
Δ𝑇 = 100º𝐶 
2. Determine a capacidade térmica de um corpo que 
recebeu 2000 calorias de calor de uma fonte térmica e 
sofreu uma variação de temperatura de 40 °C. 
a) 10 cal/°C b) 20 cal/°C c) 30 cal/°C 
d) 40 cal/°C e) 50 cal/°C 
RESOLUÇÃO: 
DADOS: Quantidade de calor(Q) = 2000 cal 
Variação de temperatura Δ𝑇= 40°C 
Logo: C= 
 Δ𝑇
 , pede C =? 
 C = 
 
 C = 
C = 50𝑐𝑎𝑙/ º𝐶 
 
3. (UFU) 240 g de água (calor específico igual a 1 cal/g.°C) 
são aquecidos pela absorção de 200 W de potência na 
forma de calor. Considerando 1 cal = 4 J, o intervalo de 
tempo necessário para essa quantidade de água variar 
sua temperatura em 50 °C será de? 
a) 1 min b) 3 min c) 2 min d) 4min 
RESOLUÇÃO: 
DADOS: massa(m) = 240g de água. 
1 cal = 4J 
Calor específico(c) = 1 cal/g°C 
Variação de temperatura Δ𝑇= 50°C 
Potência(P): 200 w 
 
Logo:𝑃 =
 Δ𝑡
, pede Δ𝑡 =? 
 
 Δ𝑡 = 
.
 Δ𝑡 = 
 
 
 
Δ𝑡 = 
240𝑥1𝑥50𝑥4
1,86 
 
 
Δ𝑡 = Δ𝑡 = Δ𝑡 = 4 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠. 
 
4. (UFV-MG) Uma potência de 2000 watts é usada 
durante 1,0 min para elevar a temperatura, de 10 °C para 
60°C, de um sólido de massa 0,5 Kg. Considerando que 
não há mudança de fase durante a elevação da 
temperatura, o calor específico desse sólido, em unidade 
de J/(Kg. °C), é: 
a) 4,8 x 10 3 b) 3,4 x 10 3 c) 5,6 x 10 3 
d) 1,2 x 10 3 e) 0,8 x 10 3 
RESOLUÇÃO: 
DADOS: massa(m) = 0,5 Kg 
Potência(P): 2000 w 
Δ𝑡 = 1,0 min = 60𝑠 
Calor específico(c) = 1 cal/g°C 
Variação de temperatura Δ𝑇= TF – TI 
Δ𝑇 = 60 − 10 = 50 °C 
Logo:𝑃 =
 Δ𝑡
, pede Δ𝑡 =? 
 
 P = 
 
 P = 
 
 
 
2000 = 
0,5𝑥𝒄x50
60 
 
 
0,5𝑥𝒄x50 = 2000𝑥60 25c = 120000 
c = 120000/25 
c= 4800 J/ (Kg. °C) ou seja c = 4,8 x 10³ J/(Kg. °C) 
 
5.Em uma experiência escolar com uma amostra de uma 
substância, 60 J de calor é fornecido a essa substância, 
após, a variação de temperatura é medida. Considerando 
o calor específico da substância ser de 0,5 J/g·K, 
determine a massa da substância se a variação de 
temperatura for de 30°C. 
a) 1 g b) 2 g c) 3 g d) 4 g e) 5 g 
DADOS: : Quantidade de calor(J) = 60 J 
massa(m) = 0,5 Kg 
Calor específico(c) = 0,5 J/(Kg. °C) 
Variação de temperatura Δ𝑇= 30 °C 
Logo: Q = m.c. Δ𝑇, pede m(massa) =? (𝑔) 
 m x c x Δ𝑇 = 𝑄 m = 
 
 
m = 
, 
 𝑚 = 
m = 4 g 
 
TRANSMISSÃO DE CALOR 
CAP.: 05 – VOLUME 3 – MATÉRIA E ENERGIA 
1. Introdução: 
 Em muitas situações do cotidiano, presenciamos 
a troca de calor entre corpos ou entre sistemas. Ao 
colocar água para ferver numa panela (Fig. 1), por 
exemplo, poderíamos nos perguntar: como o calor flui da 
chama para a água? O calor pode ser transmitido de um 
corpo ou de um sistema para outro por três processos 
distintos: condução, convecção e irradiação. Na maioria 
das situações cotidianas, a transmissão de calor ocorre 
por meio de dois ou até dos três processos 
simultaneamente, mas com a predominância de um 
deles. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Fluxo de calor 
 Em muitas situações práticas, é importante 
conhecer a “rapidez” com que o calor é transferido de um 
corpo para outro. A razão entre a quantidade de calor Q 
e o intervalo de tempo Δ𝑡 para a sua transferência é 
denominada fluxo de calor, representada por 𝜙(𝑓𝑖). 
3. Condução térmica é o processo de transmissão do calor 
em que a energia térmica se propaga de uma partícula 
para outra do meio material. Podemos verificar isso na 
prática com uma experiência bem simples, exemplo: 
1. Em um bastão de metal,fixe alguns pregos ou 
tachinhas com parafina, mantendo certa distância entre 
eles; caso contrário, será difícil observar o fenômeno da 
condução no experimento. Ao colocar uma das 
extremidades do bastão em contato com uma fonte de 
calor (chama), percebemos que a parafina derrete 
gradativamente a partir dessa extremidade, fazendo com 
que os pregos ou as tachinhas caiam um a um. O que 
ocorre é que as partículas do bastão em contato com a 
chama passam a vibrar com mais intensidade, e essa 
vibração mais intensa vai se transferindo de uma partícula 
para outra ao longo do comprimento do bastão (Fig. 2). 
Os materiais em que esse processo de 
transmissão do calor ocorre de forma mais acentuada são 
chamados de CONDUTORES TÉRMICOS, por exemplo, os 
METAIS. Já aqueles em que tal processo praticamente 
não ocorre são chamados de ISOLANTES TÉRMICOS, por 
exemplo, a MADEIRA E O ISOPOR. 
 A lei que define esse processo de transmissão de 
calor foi determinada experimentalmente pelo 
matemático francês JEAN-BAPTISTE FOURIER (1768-
1830). De acordo com a lei de Fourier, a quantidade de 
calor Q que atravessa um material, com uma diferença de 
temperatura invariável, é diretamente proporcional à 
área da seção atravessada A, à diferença de temperatura 
entre as regiões separadas pelo material (T1 – T2, sendo 
T1 > T2) e ao intervalo de tempo de transmissão Δ𝑇 sendo 
inversamente proporcional à extensão, ou espessura, e 
atravessada. (Fig. 3) 
 
 
Figura 3. O calor flui 
espontaneamente da 
face de maior 
temperatura para a de 
menor temperatura 
 
 
 
 
4. CONVECÇÃO TÉRMICA é o processo de transmissão do 
calor em que a energia térmica se propaga pela 
movimentação de MASSAS LÍQUIDAS OU GASOSAS, que 
alternam suas posições no meio devido à diferença de 
densidade. 
Exemplo 1: Quando você aquece um líquido numa chama, 
as camadas inferiores, à medida que se aquecem, ficam 
menos densas e sobem, enquanto as camadas superiores, 
menos quentes, descem, pois têm maior densidade. 
Dessa forma, vai ocorrendo a mistura das partes mais 
aquecidas com as menos aquecidas, e o conjunto acaba 
por esquentar como um todo. Se você colocar pequenas 
partículas, por exemplo, macarrão do tipo argolinha, no 
líquido que está sendo aquecido, poderá ver as partículas, 
ou seja, o macarrão, se movimentando, acompanhando 
as correntes de convecção que se formam durante o 
aquecimento (Fig. 4). Observe que esse processo de 
TRANSFERÊNCIA DE CALOR NÃO OCORRE NOS SÓLIDOS. 
ELE É EXCLUSIVO DOS LÍQUIDOS E GASES, genericamente 
denominados FLUIDOS. 
 
 Figura 4 Representação 
esquemática de convecção 
térmica. As setas azuis 
indicam a água menos 
quente descendo. As setas 
amarelas indicam a água 
mais quente subindo. 
 
As brisas que ocorrem nas regiões litorâneas podem ser 
explicadas pela existência de correntes de convecção, 
associadas à diferença de aquecimento da terra e do mar 
no decorrer do dia. Durante o dia, a terra está mais 
quente que o mar, pois a água é um material que precisa 
absorver grandes quantidades de calor para ser aquecida, 
e isso está associado ao grande calor específico desse 
líquido. Então o ar mais quente, em contato com a terra, 
sobe por convecção e produz uma região de baixa 
pressão, aspirando o ar que está sobre o oceano. Sopra, 
então, A BRISA MARÍTIMA(A). 
À noite, o processo se inverte, e agora a água, 
sem o aquecimento do Sol, demora mais para esfriar, 
mantendo-se mais quente que a terra. Então, o ar sobre 
o mar sobe por convecção, produzindo uma região de 
baixa pressão, aspirando o ar que está sobre a terra. 
Sopra, assim, A BRISA TERRESTRE(B). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As 
correntes de convecção também explicam a sustentação 
de planadores, asas-deltas e outros veículos aéreos sem 
propulsão. Os pássaros, por instinto, utilizam as correntes 
de convecção durante o voo. 
INVERSÃO TÉRMICA 
 O ar mais próximo à superfície, que é mais quente, 
portanto, menos denso, pode ascender levando resíduos 
poluentes, principalmente das emissões dos automóveis 
e das indústrias, favorecendo a sua dispersão nas 
camadas mais altas (Fig. 6.A). Esse processo, simples e 
desejável, é denominado CONVECÇÃO ATMOSFÉRICA(A) 
Quando uma camada de ar quente estaciona, por 
longo tempo, sobre uma massa de ar frio, ocorre o 
fenômeno denominado INVERSÃO TÉRMICA(B), que 
impede A CONVECÇÃO. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INVERSÃO TÉRMICA(B) 
A INVERSÃO TÉRMICA é uma condição meteorológica 
que pode ocorrer em qualquer altitude e em qualquer 
época do ano, porém, no inverno, ela acontece 
principalmente nas camadas mais baixas da atmosfera. 
Baixas temperaturas, céu limpo, ventos fracos e noites 
longas favorecem a ocorrência da inversão térmica. 
 
5. IRRADIAÇÃO TÉRMICA 
A transmissão de energia pelas ondas eletromagnéticas, 
como ondas de rádio, micro-ondas, raios infravermelhos, 
luz visível, raios ultravioletas, raios X e raios gama, é 
denominada genericamente IRRADIAÇÃO OU RADIAÇÃO 
Ao contrário da CONDUÇÃO E DA CONVECÇÃO 
TÉRMICAS, ela não precisa de um meio material para 
ocorrer. . Por exemplo, O CALOR DO SOL chega até nós 
por meio das radiações eletromagnéticas emitidas por 
esse astro, que atravessam o vácuo existente entre ele e 
a Terra. Ao absorver a energia proveniente dessas 
radiações, o grau de agitação das partículas dos corpos 
aumenta e eles sofrem aumento de temperatura.