Capacidade termica e C.calorifico

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CAPACIDADE TÉRMICA E CALOR ESPECÍFICO – 612EE 
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T E O R I A 
1 O QUE É TEMPERATURA? 
A temperatura é a grandeza física que mede o estado de agitação das partículas de um corpo. 
Ela caracteriza, portanto, o estado térmico de um corpo. 
. 
Podemos medi‐la com o auxílio de um termômetro. 
Suponha que você tenha dois objetos em temperaturas diferentes. Pode ser que seja possível 
avaliar qual está numa temperatura mais elevada utilizando o tato. Essa seria uma avaliação 
qualitativa do problema. Mas, muitas vezes, é importante avaliar quantitativamente uma 
situação, medindo efetivamente a temperatura dos objetos em questão, e para isso precisamos 
recorrer ao instrumento. Observe a Figura 1: 
O termômetro indica a variação de temperatura do sistema.
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1.1 O que é calor? 
Calor é uma forma de energia em trânsito. Ela aparece quando existe uma diferença de 
temperatura entre dois corpos. Portanto, o calor é medido nas unidades usuais de energia, 
como o Joule (J) ou caloria (cal) e os seus múltiplos. 
1 cal = 4,186 J  (1) 
Devemos evitar a confusão entre os conceitos de temperatura e de calor. Eles estão 
relacionados, mas não são a mesma coisa. 
1.2 Mudanças de fase 
As substâncias apresentam‐se na natureza em diferentes estados físicos. Podemos considerar 
como os estados mais comuns na natureza: sólido, líquido e gasoso. Em estudos mais 
avançados da Física, são também estudados o plasma e o condensado de Bose‐Einstein. 
Esses estados de agregação são, basicamente, dependentes da pressão e da temperatura da 
substância e podem ser alterados. 
Esse fenômeno pode ser explicado do ponto de vista atômico: com o aumento da temperatura, 
aumentam as vibrações atômicas. Isso provoca um aumento das distâncias interatômicas e, 
por consequência, diminuem as forças de atração entre os átomos. Quando uma substância no 
estado sólido, por exemplo, atinge a sua temperatura de fusão, as ligações da rede cristalina se 
rompem e ele passa para o estado líquido. Portanto, uma substância pode mudar de fase 
através do recebimento ou da retirada de calor. 
Como cada substância apresenta estrutura atômica própria, cada uma apresenta seu próprio 
comportamento físico‐químico e tem seus pontos de fusão e vaporização característicos. A 
água, por exemplo, considerada na pressão de 1 atmosfera, tem ponto de fusão em 0 o C e 
ponto de vaporização a 100 o C. Observe as transformações na Figura 2.
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Figura 2: Transição entre a fase líquida e a gasosa. 
Mudanças de fase 
Fonte: superkid.com.br 
Acessado em 07/07/2010 
Nota: O diagrama mostra a nomenclatura utilizada para definir as transições entre as fases 
sólida, líquida e gasosa das substâncias. 
1.3 Capacidade térmica 
Suponha que estamos fornecendo a mesma quantidade de calor a dois corpos, compostos por 
substâncias diferentes. Depois de um certo tempo, cada um apresentará um incremento de 
temperatura diferenciado. Essa situação evidencia que diferentes substâncias possuem 
diferentes comportamentos térmicos. Mesmo que os corpos sejam feitos de um mesmo 
material, eles podem ter capacidades térmicas diferentes, desde que suas massas sejam 
diferentes. 
Para definir isso, apresenta‐se a grandeza capacidade térmica (C) como sendo: 
C = ∆Q / ∆t  (2) 
Podemos observar pela relação que quanto maior for a capacidade térmica do corpo, maior 
deverá ser a quantidade de calor a ser fornecida para provocar uma determinada elevação de 
temperatura da substância. 
1.3.1 Calor específico 
Já vimos que a capacidade térmica varia de uma substância para outra. Mas quando 
trabalhamos com um mesmo material as capacidades térmicas podem ser diferentes se cada 
conjunto tiver uma massa diferente.
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Entretanto, o quociente C/m é constante para cada material e é esse valor que denominamos 
de calor específico. 
c = C / m  (3) 
Portanto, o calor específico é uma característica absoluta de cada substância. 
Observe a unidade de medida na tabela abaixo: ela indica que, para elevarmos a temperatura 
de 1 grama daquela substância em 1oC, devemos fornecer uma determinada quantidade de 
calor. Por exemplo, para elevar em um grau a massa de um grama de água, precisamos 
fornecer 1 caloria para a substância. O calor específico também poderia ser dado em J/kg o C. 
Tabela 1: Calor específico de algumas substâncias. 
Para massas de água, que tem calor específico relativamente alto, observamos a ocorrência de 
diversos fenômenos relacionados ao clima. Mares, lagos e rios, que concentram grande 
quantidade de água, acabam regulando a temperatura nas suas regiões de entorno. Durante o 
dia, a água absorve grande quantidade de calor, mas aquece‐se pouco. Quando anoitece, ela 
libera calor para o entorno, esfriando devagar. Uma consequência disso é que locais próximos 
aos mares e lagos tendem a ter pequena amplitude térmica (diferença entre a temperatura 
máxima do dia e mínima da noite). Isso é verificado, por exemplo, nas cidades do litoral 
brasileiro. Também a direção das brisas costeiras é definida a partir da contribuição desse 
fenômeno. 
1.3.2 Calor sensível e calor latente 
O fornecimento ou a retirada de calor, como forma de energia para um corpo, resulta em dois 
fenômenos possíveis: variação na temperatura ou mudança de fase. 
Denominamos calor sensível a quantidade de calor recebida ou cedida para um corpo que 
resulta em variação da temperatura do mesmo, sem mudança de fase. Por exemplo, ao 
aquecermos água em uma panela de 30 o C até 60 o C, estamos lidando apenas com calor sensível, 
pois nesse intervalo de temperaturas, a água não muda de fase. 
Quando o corpo sofre apenas uma mudança de fase, denominamos o calor responsável por 
essa mudança de calor latente. Durante esse processo, a substância não varia de temperatura. 
No caso da água, nota‐se experimentalmente que, para transformar uma massa de 1 grama de 
gelo a 0 o C em água a 0 o C, ou seja, completar a fusão do gelo, é necessário fornecer 80 cal. 
Da mesma forma, para transformar 1 grama de água a 100 o C em vapor de água a 100 o C, são 
precisos 540 calorias.
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Cada substância tem seus valores próprios nessas transições de fase. Para determinarmos o 
calor latente (L) de cada substância, podemos fazer: 
L = Q / m  →  Q = m . L  (4) 
Observe os valores de calor latente para a água: 
Quadro 1: Calor latente para a água. 
Vamos tomar como exemplo o calor latente de fusão do gelo, que é igual a 80 cal/g. Isso quer 
dizer que cada grama de gelo (1 grama de gelo) necessita receber 80 calorias para mudar seu 
estado físico, passando de gelo a 0 o C para água a 0 o C. Essa é a lógica que rege a indicação de 
valores para a tabela de calor latente vista acima, e cada substância terá seus valores 
específicos. 
Consulte aqui os valores do calor latente de fusão para outras substâncias. 
1.3.3 Equação Fundamental da Calorimetria 
Experimentalmente, mostra‐se que a quantidade de calor fornecida a um corpo relaciona‐se 
com a massa (m) e com a variação de temperatura sofrida pela substância (∆t = tfinal ‐ tinicial), a 
menos de uma constante, que é o calor específico da substância (c). 
Q = m . c . ∆t  (5) 
A equação acima é a equação fundamental da calorimetria e relaciona calor com massa e 
variação da temperatura de uma determinada substância. Nas situações em que a 
temperatura final é maior do que a temperatura inicial, temos Q positivo, pois houve 
fornecimento de calor. Quando ocorre um resfriamento da substância, o sinal de Q será 
negativo. 
1.3.4 Curvas de aquecimento e resfriamento 
Podemos grafar o que ocorre com uma substância conforme ela recebe ou perde calor num 
diagrama de temperatura em função da quantidadede calor. 
Observe o gráfico: os patamares correspondem às mudanças de fase, que envolvem calor 
latente (Figura 3).
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Figura 3: curva de aquecimento para uma substância genérica. 
Fonte da imagem: 
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/figuras/calor10.GIF 
Acessado em 07/07/2010 
Autor: 
Luis Fábio Simões Pucci. Autoria Especializada em Física (conteúdos: Laboratório Virtual, Teoria, 
Mapa  Interativo,  Avaliação  e  Guia  do  Professor):  Licenciado  em  Física  (USP),  Licenciado  em 
Matemática  (Uniban)  e Mestre  em  Educação  (Uninove).  Professor  e  membro  da  equipe  do 
Instituto  Galileo  Galilei  para  a  Educação.  Autor  de  livros  didáticos  e  paradidáticos  pelas 
editoras  Moderna,  Escala  Educacional,  People  e  Laborciência.  Professor  das  redes  pública 
estadual e particular de São Paulo. E‐mail: luisfabio@canada.com