calorimetria (2)

Prévia do material em texto

Escola: 
 Aluno: Turma: 
 Data: Professor: Daniel Japiassú 
Disciplina: Física 
 
CALORIMETRIA 
FÍSICA 
Calorimetria é o ramo da Física que estuda as trocas de calor e os fenômenos relacionados com a 
transferência dessa forma de energia entre os corpos. 
 
Calorimetria é a área da Física responsável pelo estudo das trocas de energia térmica em forma 
de calor que ocorrem entre dois ou mais corpos e suas vizinhanças. Por meio da Calorimetria, é possível saber 
qual é a temperatura de equilíbrio de um sistema de corpos e qual é a quantidade de energia térmica necessária 
para que se observem variações de temperatura ou mudanças de estado físico no sistema. 
 
O que é calor? 
Calor é energia térmica em trânsito. Quando dois corpos estão em contato térmico, ocorre 
transferência de calor entre eles até que se estabeleça o equilíbrio térmico. O equilíbrio térmico, por sua vez, é 
a situação em que os dois corpos atingem a mesma temperatura. Além disso, o calor sempre flui do corpo 
de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. 
Entendemos por contato térmico qualquer meio existente entre dois ou mais corpos 
que permita a transferência de calor entre eles por um dos seguintes processos: contato, convecção e indução. 
Quaisquer transferências de calor entre dois corpos ocorrem segundo um ou mais desses processos. 
 
A unidade de calor no Sistema Internacional de Unidades é o Joule (J), no entanto, o uso da unidade 
caloria (cal) é bastante comum em todo o mundo. Uma caloria é o equivalente à quantidade de energia térmica 
necessária para se elevar a temperatura de 1,0 g de água pura, inicialmente a 14,5ºC, para 15,5ºC e vale 4,186 
J. 
Calor sensível 
Quando um corpo tem a sua temperatura alterada, podendo também sofrer mudanças em suas 
dimensões, dizemos que ele recebeu somente calor sensível. Portanto, o calor do tipo sensível é capaz de variar 
a temperatura de um corpo, alterando ou não as suas dimensões, por meio do processo de dilatação térmica. 
A fórmula utilizada para calcular o calor sensível é esta: 
 
 
Legenda: 
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-calor.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-calor-sensivel.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-termica.htm
 
Q – Quantidade de calor (J ou cal) 
m – Massa do corpo (kg ou g) 
c – Calor específico (J/kg.K ou cal/gºC) 
ΔT – Variação de temperatura (K ou ºC) 
 
Calor específico 
Uma grandeza importante está presente na equação acima, o calor específico, representado pela 
letra c. Calor específico é uma unidade que indica a quantidade de calorias necessárias para se elevar em 1,0 
ºC uma massa de 1,0 g de determinada substância. Essa unidade é medida com referência na 
água pura, cujo calor específico é igual a 1,0 cal/gºC. 
Ao analisarmos a unidade que define a grandeza calor específico, percebemos que cada grama de 
uma substância deve absorver mais ou menos calorias para variar a sua temperatura em 1,0 ºC. Essa propriedade 
depende diretamente do número de grau de liberdade apresentado pelas moléculas do corpo. Quanto maior for 
o seu grau de liberdade, isto é, as suas possibilidades de movimentação, tais 
como translação, vibração e rotação, maior será o seu calor específico. Além disso, para determinarmos 
o calor específico de uma substância, utiliza-se um instrumento de medida relativamente simples, o calorímetro. 
 
Capacidade térmica 
Capacidade térmica é uma grandeza física utilizada para definir a quantidade de calor que um 
corpo deve receber, ou ceder, para que a sua temperatura varie em 1,0 ºC ou 1,0 K. Diferentemente 
do calor específico, essa grandeza está relacionada com o corpo como um todo, e não somente com cada grama 
de sua composição. Por essa razão, dizemos que calor específico é uma propriedade da substância, enquanto a 
capacidade térmica é uma propriedade do corpo em si. 
As duas fórmulas que podem ser utilizadas para calcular a capacidade térmica de um corpo são 
representadas a seguir: 
 
 
 
C – Capacidade térmica (cal/g ou J/kg) 
Quando algum corpo apresenta uma grande capacidade térmica, ele é chamado 
de reservatório térmico. Todo reservatório térmico precisa absorver ou ceder grandes quantidades de calor para 
ter a sua temperatura alterada. Um bom exemplo de reservatório térmico para a Terra são os mares, que são 
compostos majoritariamente por água, uma substância de alto calor específico. Essa característica torna os 
mares os grandes reguladores da temperatura global. 
 
Calor latente 
Calor latente, ou calor de transformação, é a quantidade de calor recebida por um corpo durante 
uma mudança de estado físico. Se algum corpo constituído apenas por uma única substância sofrer mudanças 
em seu estado físico, passando do estado sólido para o estado gasoso, por exemplo, ele 
recebeu calor latente. Durante a mudança de estado físico, todo o calor que um corpo recebe, ou cede, somente 
altera o seu estado, sem afetar a sua temperatura. Quando a água atinge a temperatura de fervura, por exemplo, 
sob condições normais de pressão, sua temperatura permanece constante enquanto ela sofre o processo de 
vaporização. Para calcularmos a quantidade de calor latente em alguma mudança de estado físico, usamos a 
seguinte fórmula: 
 
 
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-calor-especifico.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-caloria.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetro.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/capacidade-termica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-calor-latente.htm
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/como-ocorrem-mudancas-estado-fisico-materia.htm
Legenda: 
Q – Quantidade de calor latente (J ou cal) 
m – Massa do corpo (kg ou g) 
L – Calor latente de fusão (LF), vaporização (LV), etc. (J/kg ou cal/g) 
Quanto maior for o calor latente de fusão de uma substância, mais calor por grama será necessário 
para fundi-la, levando-a do estado sólido para o estado líquido. O calor latente está intimamente relacionado 
com o tipo das ligações químicas formadas entre os átomos de uma molécula e, consequentemente, com a 
quantidade de graus de liberdade que ela apresenta. 
 
Exercícios resolvidos de Calorimetria 
Questão 1 - (PUC-RJ) Uma quant idade de água líquida de massa m = 200 g, a uma temperatura 
de 30 ºC, é colocada em um calorímetro junto a 150 g de gelo a 0 ºC. Após atingir o equilíbrio, dado que o calor 
específico da água é c = 1,0 cal/(g . ºC) e o calor latente de fusão do gelo é L = 80 cal/g, calcule a temperatura 
final nessa situação. 
a) 10 °C 
b) 15 °C 
c) 0 °C 
d) 30 °C 
e) 60 °C 
Resolução: 
Considerando a transferência de calor da água para o calorímetro e a do gelo para o calorímetro desprezíveis, 
toda a quantidade de calor cedido pela massa de água deverá ser absorvida pela massa de gelo. Dessa forma, 
temos que: 
 
 
Além disso, devemos estar atentos à quantidade de calor sensível que a massa de água é capaz de ceder à massa 
de gelo, bem como à quantidade de calor latente que a massa de gelo requer para ser totalmente fundida. Vamos 
calcular essas quantidades: 
 
 
O resultado acima indica que o gelo necessita de 12.000 cal para ser completamente derretido. Agora 
calcularemos a quantidade de calor que a água é capaz de ceder. 
 
 
Comparando as duas quantidades de calor, percebemos que o gelo requer o dobro da quantidade de calor que 
pode ser cedida pela água quando ela entrar no equilíbrio térmico com o gelo em 0 ºC. Dessa forma, somente 
metade da massa de gelo será derretida, cerca de 75 g, e todo o conjunto se encontrará em equilíbrio térmico 
em 0 ºC. 
 
Agora teste seus conhecimentos: 
 
1)Um bloco de determinado material e de massaigual a 1 kg (1000 g), em uma temperatura de 60 °C, é 
encostado em outro bloco do mesmo material, de massa igual a 600 g e que está em temperatura ambiente, 
de 20°C. Calcule a temperatura de equilíbrio térmico dos blocos. 
 
	Escola:
	Aluno: Turma:
	Data: Professor: Daniel Japiassú
	Disciplina: Física
	CALORIMETRIA
	FÍSICA
	O que é calor?
	Calor sensível
	Calor específico
	Capacidade térmica
	Calor latente
	Exercícios resolvidos de Calorimetria