2 Calorimetria

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Figuras 15-*
QUANTIDADE DE CALOR
A TRANSFERÊNCIA DE CALOR PRODUZIDA
APENAS POR UMA DIFERENÇA DE TEMPERA_
TURA DENOMINA-SE TRANSFERÊNCIA DE 
CALOR, E A ENERGIA TRANSFERIDA DESTE MODO
DENOMINA-SE CALOR.
Sir JAMES JOULE (1818-1889) VERIFICOU QUE 
REALIZANDO UM TRABALHO SOBRE A ÁGUA, 
O AUMENTO DE TEMPERATURA É PROPORCINAL
AO TRABALHO REALIZADO.
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Figuras 15-*
UNIDADE DE CALOR:
1 cal = 4,18 J
1 kcal = 1000 cal = 4186 J
NO S.I. ---> joule (J), RECOMENDADO PELO COMITÊ INTERNACIONAL DE PESOS E
MEDIDAS.
A CALORIA (cal) - QUANTIDADE DE CALOR NECESSÁRIA PARA ELEVAR A TEMPERATURA
DE UM GRAMA DE ÁGUA DE 14,5ºC ATÉ 15,5ºC.
CONCLUI-SE, PORTANTO, QUE CALOR É SEMPRE UMA ENERGIA EM TRÂNSITO QUE 
OCORRE EM VIRTUDE DE UMA DIFERENÇA DE TEMPERATURA. NÃO EXISTE NENHUMA
“QUANTIDADE DE CALOR EM UM CORPO”.
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CALOR ESPECÍFICO (c)
DEFINE-SE:
ASSIM, TEMOS:
(CALOR PARA MUDAR A TEMPERATURA DE
UM CORPO DE MASSA m)
EM NOSSOS ESTUDOS DESPREZAREMOS ESTA PEQUENA VARIAÇÃO.
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Figuras 15-*
CALOR ESPECÍFICO PODE SER INTERPRETADO COMO UMA ESPÉCIE
DE “INÉRCIA TÉRMICA”. ISTO É, UMA MEDIDA DA RESISTÊNCIA DE UMA
SUBSTÂNCIA A MUDANÇAS EM SUA TEMPERATURA.
EXEMPLOS:
SUBSTÂNCIA CALOR ESPECÍFICO
		 (J/kg.K)	
ALUMÍNIO 910
COBRE 		 390
GELO(0ºC)		 2100 
ÁLCOOL ETÍLICO 2428
FERRO 470
MERCÚRIO 138
PRATA 234
ÁGUA (LIQUIDA) 4190 
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Figuras 15-*
CALORIMETRIA E TRANSIÇÕES DE FASES
TRANSIÇÕES DE FASE
A TRANSIÇAO DE UMA FASE(ESTADO DA MATÉRIA)
PARA OUTRA É CHAMADA DE TRANSIÇÃO DE FASE OU
MUDANÇA DE FASE.
QUANDO A UMA SUBSTÂNCIA RECEBE (Q > 0) OU CEDE (Q < 0)
CALOR SEM PROVOCAR MUDANÇA DE FASE, E OCORRE APENAS
ALTERAÇÃO NA SUA TEMPERATURA, O CALOR É DENOMINADO
DE CALOR SENSÍVEL.
AGORA, QUANDO À PRESSÃO CONSTANTE UMA SUBSTÂNCIA
RECEBE OU CEDE CALOR SEM QUE SUA TEMPERATURA VARIE,
DIZEMOS QUE ESTÁ OCORRENDO UMA MUDANÇA DE FASE, E A
QUANTIDADE DE CALOR NECESSÁRIA PARA QUE A UNIDADE DE
MASSA DESSA SUBSTÂNCIA MUDE DE FASE CHAMAMOS DE
CALOR LATENTE.
ONDE: L - CALOR LATENTE DA SUBSTÂNCIA 
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Figuras 15-*
A FIGURA ABAIXO MOSTRA COMO A TEMPERATURA VARIA QUANDO FORNECEMOS 
CONTINUAMENTE CALOR A UMA AMOSTRA DE GELO COM TEMPERATURA INICIAL ABAIXO
DE 0ºC (ponto a). 
CASO A TAXA DE FORNECIMENTO DE CALOR SEJA CONSTANTE, A LINHA REFERENTE AO
AQUECIMENTO DA FASE SÓLIDA(GELO) É MAIS INCLINADA DO QUE A LINHA REFERENTE
À FASE LÍQUIDA(ÁGUA). VOCÊ SABE POR QUÊ? 
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SÓLIDO
LÍQUIDO
GASOSO
SUBLIMAÇÃO
SUBLIMAÇÃO
DIAGRAMA DE FASES DA MATÉRIA
FUSÃO
VAPORIZAÇÃO
SOLIDIFICAÇÃO
LIQUEFAÇÃO
CONDENSAÇÃO
CONDENSAÇÃO: SUBSTÂNCIA NA FASE GASOSA, NA FORMA DE VAPOR, PASSA PARA
A FASE LÍQUIDA;
LIQUEFAÇÃO: SUBSTÂNCIA NA FASE GASOSA, NA FORMA DE UM GÁS, PASSA PARA A
FASE LÍQUIDA.
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Figuras 15-*
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Figuras 15-*
EXEMPLOS:
SUBSTÂNCIA PONTO DE FUSÃO CALOR	 PONTO DE	 CALOR DE	
	 NORMAL 	 DE FUSÃO, LF EBULIÇÃO NORMAL VAPORIZAÇÃO,LV
	 K ºC	 (J/kg) 	 K ºC	 (J/kg)
HÉLIO	 *	 * *		 4,216 -268,93 20,9 x 10³
HIDROGÊNIO 13,84 -259,31 58,6 x 10³ 20,26 -252,89 452 x 10³ 
OXIGÊNIO 54,36 -218,79 13,8 x 10³ 90,18 -183,0 213 x 10³
ÁGUA 273,15 0,00 334 x 10³ 373,15 100,00	 2256 x 10³
PRATA 1233,95 	 960,80 88,3 x 10³ 2466 2193 2336 x 10³
OURO 1336,15 1063 64,5 x 10³ 2933 2660 1578 x 10³
* É NECESSÁRIO APLICAR UMA PRESSÃO MAIOR DO QUE 25 atm PARA FAZER O HÉLIO
SOLIDIFICAR. PARA 1 atm DE PRESSÃO O HÉLIO PERMANECE LÍQUIDO ATÉ ZERO ABSOLUTO. 
ENTENDENDO O LF E O LV, NO CASO DA ÁGUA:
 LF = 334 x 10³ J/kg ---> SIGNIFICA QUE É NECESSÁRIO 334 x 10³ J DE CALOR PARA TRANS_
FORMAR 1 kg DE GELO A 0ºC EM 1 kg DE ÁGUA LÍQUIDA A 0ºC MANTENDO-SE CONSTANTE
A PRESSÃO ATMOSFÉRICA.
 LV = 2256 x 10³ J PARA FAZER 1 kg DE ÁGUA LÍQUIDA SE TRANSFORMAR EM 1 kg DE 
VAPOR D’ÁGUA A 100ºC (EBULIÇÃO) MANTENDO-SE CONSTANTE A PRESSÃO ATMOSFÉRICA.
AS TEMPERATURAS DE FUSÃO E EBULIÇÃO SÃO FORNECIDAS SOB PRESSÃO
ATMOSFÉRICA NORMAL.
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Figuras 15-*
EXEMPLO 15.9 (pág 120) - VARIAÇÃO DE TEMPERATURA SEM TRANSIÇÃO DE FASE
UMA GEÓLOGA TRABALHANDO NO CAMPO BEBE SEU CAFÉ DA MANHÃ USANDO UM COPO
DE ALUMÍNIO. O COPO POSSUI MASSA IGUAL A 0,120 kg E ESTAVA INICIALMENTE A 20,0ºC
QUANDO ELA ENCHE O COPO COM 0,300 kg DE CAFÉ QUE ESTAVA INICIALMENTE A UMA
TEMPERATURA DE DE 70,0ºC. QUAL É A TEMPERATURA FINAL DEPOIS QUE O CAFÉ EO 
COPO ATINGEM O EQUILÍBRIO TÉRMICO? (SUPONHA QUE O CALOR ESPECÍFICO DO CAFÉ 
SEJA IGUAL AO DA ÁGUA E QUE NÃO EXISTA NENHUMA TROCA DE CALOR COM O MEIO
AMBIENTE.)
EXEMPLO 15.10 (pág 120) - VARIAÇÃO DE TEMPERATURA COM TRANSIÇÕES DE FASE
UMA ESTUDANTE DE FÍSICA DESEJA RESFRIAR 0,25 kg DE COCA-COLA DIET ( A MAIOR
PARTE CONSTITUÍDA POR ÁGUA), INICIALMENTE A UMA TEMPERATURA DE 25ºC, ADICIO_
NANDO GELO A -20ºC. QUAL A QUANTIDADE DE GELO QUE ELA DEVE USAR PARA QUE A 
TEMPERATURA FINAL SEJA IGUAL A 0ºC SABENDO QUE TODO GELO SE FUNDE E QUE O
CALOR ESPECÍFICO DE RECIPIENTE PODE SER DESPREZADO? 
PRINCÍPIO GERAL DA TROCA DE CALOR: SE DOIS OU MAIS CORPOS TROCAM 
CALOR ENTRE SI, A SOMA ALGÉBRICA DAS QUANTIDADES DE CALOR TROCADAS
PELOS CORPOS ATÉ O ESTABELECIMENTO DO EQUILIBRIO TÉRMICO É NULA,
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