2018228 15710 Seção+3+ +Calorimetria

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Física – Termodinâmica
Seção 3 - Calorimetria
Prof. Édy Carlos Monteiro
Objetivos:
Conhecer, compreender e aplicar os fundamentos da calorimetria e mudança de estado físico.
Temperatura e Calor.
Calor: é a energia que é transferida entre um sistema e o seu ambiente devido a uma diferença de temperatura que existe entre eles.
Ambiente TA
Ts = TA Q = 0
Sistema
Ambiente TA
Ts < TA Q > 0
Sistema
Ambiente TA
Ts > TA Q < 0
Sistema
Ts
Ts
Ts
(a)
(b)
(c)
Q < 0
Q = 0
Q > 0
Temperatura e Calor.
Ambiente TA
Ts = TA Q = 0
Sistema
Ambiente TA
Ts < TA Q > 0
Sistema
Ambiente TA
Ts > TA Q < 0
Sistema
Ts
Ts
Ts
(a)
(b)
(c)
 www.morguefile.com www.morguefile.com by Nilbo Nogueira 
Q < 0
Q = 0
Q > 0
Temperatura e Calor.
Unidades de Calor
1 cal = 3,969.10-3 Btu = 4,1860 J
Absorção de calor por sólidos e líquidos.
Capacidade Calorífica (C)
C = Q => (calor)
 ∆T (variação de temperatura)
[C] = [Q] = joule = J
 [∆T] kelvin K
Fonte imagem: www.morguefile.com
6
Absorção de calor por sólidos e líquidos.
Calor Específico (c)
c = C = Q
 m m ∆T
Q = mc ∆T = mc (Tf – Ti)
[C] = joule = J
 quilograma.kelvin kg.K
Outras: cal e Btu
 g°C lb. °F
Fonte imagem: www.morguefile.com
Absorção de calor por sólidos e líquidos.
Substância
Calor específico
cal J
g. K kg . K
Calor específico Molar
J
mol . K
Sólidos elementares
Chumbo
0,0305
128
26,5
Tungstênio
0,0321
134
24,8
Prata
0,0564
236
25,5
Cobre
0,0923
386
24,5
Alumínio
0,215
900
24,4
Outrossólidos
Latão
0,092
380
Granito
0,19
790
Vidro
0,20
840
Substância
Calor específico
cal J
g. K kg . K
Calor específico Molar
J
mol . K
Líquidos
Mercúrio
0,033
140
Álcool etílico
0,58
24,30
Água do mar
0,93
3900
Água
1,00
4190
Absorção de calor por sólidos e líquidos.
Absorção de calor por sólidos e líquidos.
Calor Específico Molar
1 mol = 6,02 . 10²³ unidades elementares
 J
 mol.K
Absorção de calor por sólidos e líquidos
Calor de transformação: quantidade de energia necessária para que uma substância mude de fase ou estado.
L = Q => (calor) => joule = J
 m (massa) quilograma kg
____chuva___________________neve__________________vapor_____
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Absorção de calor por sólidos e líquidos
Liquefação
Ebulição
Substância
Pontode Fusão
Calor de
Fusão LF(kJ/kg)
Pontode Ebulição (K)
Calor de
Vaporização
Lv(kJ/kg)
Hidrogênio
14,0
58,0
20,3
455
Oxigênio
54,8
13,9
90,2
213
Mercúrio
234
11,4
630
296
Água
273
333
373
2256
Chumbo
601
23,2
2017
858
Prata
1235
105
2323
2336
Cobre
1356
207
2868
4730
Substância
TF(oC)
LF(cal/g)
TE(oC)
LV(cal/g)
Gelo (água)
0
80
100
540
Álcool etílico
-114
25
78,3
202
Acetona
-94.3
23
56,2
125
Benzeno
5.5
30
80,2
95
Alumínio
658,7
84
2300
2203
Estanho
231,9
14
2270
721
Ferro
1530
70
3050
1505
Cobre
1083
51
2360
1292
Mercúrio
-38,9
3
356,7
68
Chumbo
327,3
5
1750
210
Potássio
64
15
760
497
Sódio
98
27
883
1008
Fonte: Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física elemental, Edt. Mir (1975) págs. 74-75.
Absorção de calor por sólidos e líquidos
Mudança de estado:
Sólido
Líquido
Gasoso
Fonte imagens: www.morguefile.com
fusão 
condensação 
solidificação
vaporização 
sublimação 
Mudanças de Estado
Curvas de aquecimento e de resfriamento
T (oC)
T 
TE 
TF 
To 
Q (cal)
Mudanças de Estado
Aquecimento da água
Considere uma certa massa de gelo a -20 oC, a sequência das transformações é representada no esquema a seguir:
Mudanças de Estado
Leis das mudanças de estado
Para substâncias puras, as mudanças de estado obedecem às seguintes leis:
1ª LEI
“Se durante uma mudança de estado a pressão se mantiver constante, a temperatura também permanecerá constante.”
2ª LEI
“Para uma dada pressão, cada substância pura tem fixa a sua temperatura de fusão (ou de solidificação) e a sua temperatura de ebulição (ou de liquefação).”
3ª LEI
“Variando a pressão, as temperaturas de fusão e de ebulição também variam.”
Temperatura de ebulição
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