Slide 5 - Calorimetria

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Slide 5 – Calorimetria
Docente: Leonardo de Souza Santana
Escola Técnica SENAI Santo Amaro
Curso Técnico em Refrigeração e Climatização
Ciências aplicadas
4) A TEMPERATURA DO TUBO NA DESCARGA DO 
COMPRESSOR É DE 368K E A TEMPERATURA NO FIM DA 
TUBULAÇÃO É DE 104°F, DETERMINE A VARIAÇÃO DE 
TEMPERATURA EM °C, °F E EM K.
VT = TF - TI
VT = 368K – 104°F
VT = 368K – 313K
VT = 55K
VTC = 55°C
VTF = VTK X 1,8 = 99°F 
VT = 104°F – 32 / 1,8 + 273 = 313 
Calorimetria
O que é 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.
Calorimetria
Por meio da Calorimetria, é possível saber:
• Qual é a temperatura de equilíbrio de um sistema de corpos;
• Qual é a quantidade de energia térmica necessária para que se
observem variações de temperatura ou mudanças de estado físico no
sistema.
Calorimetria
O que é Calor? 
é uma forma de energia em trânsito, ou seja, é a energia
transferida de um corpo com maior temperatura para um corpo
de menor temperatura.
A definição de calor é usada apenas para
indicar a energia que está sendo
transferida, e não a energia que o corpo
possui.
Calor
Quando colocamos dois corpos com temperaturas
diferentes em contato, podemos observar que a
temperatura do corpo "mais quente" diminui, e a do corpo
"mais frio" aumenta, até o momento em que ambos os
corpos apresentem temperatura igual.
O equilíbrio térmico é a situação em que os
dois corpos atingem a mesma temperatura.
Calor
Quando colocamos dois corpos com temperaturas
diferentes em contato, podemos observar que a
temperatura do corpo "mais quente" diminui, e a do corpo
"mais frio" aumenta, até o momento em que ambos os
corpos apresentem temperatura igual.
O contato térmico é 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.
Calor
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.
Calorimetria
O que é temperatura? 
é uma grandeza física escalar que pode ser definida como a
medida do grau de agitação das moléculas que compõem um
corpo.
Quanto maior a agitação molecular, maior
será a temperatura do corpo e mais quente
ele estará e vice-versa.
Calor Sensível
Este fenômeno é regido pela lei física conhecida como Equação Fundamental da
Calorimetria, que diz que a quantidade de calor sensível (Q).
𝑄 = 𝑚 × 𝑐 × ∆𝑡
Massa do corpo (kg ou g);
Calor específico (J/kg.K ou cal/g.ºC);
Variação de temperatura (K ou ºC);
Quantidade de calor (J ou cal);
O que é Calor sensível?
É denominado calor sensível, a quantidade de calor que tem como
efeito apenas a alteração da temperatura de um corpo.
30 100 110
CALOR SENSÍVEL CALOR SENSÍVEL
LIQUIDO VAPOR
1
2
3
𝑄𝑠 = 𝑚 × 𝑐 × ∆𝑡
𝑄 = 𝑚 × 𝑐 × ∆𝑡
Calor específico 
• Essa unidade é medida com referência na água pura, cujo calor
específico é igual a 1,0 cal/g.ºC.
• O Calor específico é uma grandeza que depende da composição de cada
substância.
O que é calor 
específico? 
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.
Calor específico 
Fonte: Só Física, 2020.
Exemplo 1
O calor específico de uma substância é 0,5 cal/g.ºC. Se a temperatura de 4 g
dessa substância se eleva de 10 ºC, pode-se afirmar que ela absorveu uma
quantidade de calor, em calorias, de:
a) 0,5
b) 2
c) 5
d) 10
e) 20
𝑄𝑠 = 𝑚 × 𝑐 × ∆𝑡
𝑄𝑠 = 4𝑔 × 0,5
𝑐𝑎𝑙
𝑔
× 10°𝐶
𝑄𝑠 = 20cal
°C
Determine a massa de uma substância que
recebeu 500cal, onde o seu calor específico é de
0,119 cal/g°c e a variação de temperatura sofrida
é de 11°F (/ 1,8).
m = Qs
c x DT
500cal 
0,119cal/g°c x 6,11°C 0,72cal/g
500cal 
694,4g
Exemplo 2
Um corpo de 10 kg precisa receber 2500 J de calor sensível para ter sua
temperatura variada em 10 K. Determine seu calor especifico?
1J = 0,24cal
𝑄𝑠 = 𝑚 × 𝑐 × ∆𝑡
m c Dt
Qs
C = Qs
m x Dt
C = 600 cal 
10 Kg x 10k
C = 600 cal 
100 Kg K
C = 6 cal/kg k
Determine a variação de temperatura sofrida pelo
álcool sabendo que a quantidade de calor
necessária para aquecê-lo foi de 3kcal, a massa da
substância é de 150g e o calor específico dessa
substância é de 0,24cal/g°C.
Exemplo 3
Ao visitar a praia durante um belo dia de sol, perceberemos que a areia estará bem quente,
enquanto a água estará fria. Marque a alternativa que explica corretamente o motivo da
diferença de temperatura entre as duas substâncias.
a) O calor específico da água é muito menor que o da areia, por isso ela não se esquenta 
facilmente.
b) O calor específico da areia é menor que o da água, por isso ela sofre variações de
temperatura com maior facilidade.
c) A quantidade de água é infinitamente superior à quantidade de areia, por isso a água 
nunca se esquentará.
d) Por ser um líquido e apresentar maior proximidade das moléculas, a água sempre 
apresentará maior dificuldade para elevar sua temperatura.
e) Todas as explicações acima estão incorretas.
Exemplo 4
Um corpo de 500 g que se encontra a uma temperatura inicial de 25 ºC recebe de um
aquecedor uma quantidade de calor sensível igual a 5000 cal, atingindo uma
temperatura de 30 ºC ao final do processo de aquecimento. Determine o calor específico
desse corpo.
a) 0,005 cal/g.ºC
b) 0,2 cal/g.ºC
c) 1,0 cal/g.ºC
d) 2,0 cal/g.ºC
e) 2,5 cal/g.ºC
Calor Latente
𝑄 = 𝑚 × 𝐿
O que é 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 o período em que um corpo está mudando de
fase, sua temperatura é constante.
Calor Latente
𝑄 = 𝑚 × 𝐿
O que é Calor latente?
Calor latente, ou calor de transformação, é a quantidade de calor
recebida por um corpo durante uma mudança de estado físico.
Massa do corpo (kg ou g);
Quantidade de calor latente (J ou cal);
Calor latente de fusão (LF), vaporização (LV)(J/kg ou cal/g);
Calor Latente
Essa é a grandeza física que informa a quantidade de energia térmica (calor)
que uma unidade de massa de uma substância deve perder ou receber para que
ela mude de estado físico.
Fonte: Helerbrock, 2020.
Calor Latente
• O calor latente, assim como calor sensível pode ser positivo ou negativo.
• Quando positivo indica que o material está recebendo calor e quando
negativo, indica que está perdendo calor.
Calor Latente
Valores de calor latente de fusão para algumas substâncias
conhecidas:
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.
Fonte: Helerbrock, 2020.
Exemplo 5
Inicialmente em estado líquido, um corpo com massa igual a 40g, é resfriado e
alcança devido ao resfriamento o estado de fusão. Sabendo que a quantidade
de calor é 1200 cal, determine o calor latente de fusão desse corpo.
Exemplo 6
Um corpo de massa 6g em estado sólido, é aquecido até o ponto de fusão.
Sabendo que o calor latente do corpo é de 35 cal/g, determine a quantidade de
calor recebida pelo corpo.
Curva de Aquecimento
Onde: 
I – Substância no estado sólido sendo aquecida: calor sensível;
II – Substância em processo de fusão: calor latente de fusão;
III – Substância no estado líquido sendo aquecida: calor sensível;
IV – Substância sofrendo evaporação: calor latente de evaporação
Durante
o aquecimento ou resfriamento da
substância, o gráfico toma a forma de uma
reta ascendente ou descendente. Nas
mudanças de fase, tem a forma de uma
reta paralela ao eixo horizontal.
Exemplo 7 
Determine a quantidade de calor em Kcal necessária para um bloco de gelo com 2 kg de
massa, inicialmente a -5°C, seja aquecido até a temperatura de 5°C.
DADOS: Calor específico do gelo = 0,5 cal/g.°C / Calor latente de fusão do gelo = 80 
cal/g, calor específico da água líquida = 1 cal/g.°C.
a) 145
b) 155
c) 165
d) 175
e) 185
Capacidade Térmica
Calor específico é uma propriedade da substância, enquanto a capacidade
térmica é uma propriedade do corpo em si.
O que é 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.
Capacidade Térmica
O que é 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.
Matematicamente:
𝐶 =
𝑄
∆𝑇
𝐶 = 𝑚 × 𝑐ou
Quantidade de calor cedida ou recebida(J ou cal);
Variação da Temperatura (k ou °C);
Calor especifico (J/kg.K ou cal/g.ºC);
Massa do corpo (kg ou g);Capacidade Térmica (cal/°C ou J/K);
Capacidade Térmica
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.
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.
Exemplo 8
Para aquecer 500 g de certa substância de 20 ºC para 70 ºC, foram necessárias
4000 calorias. A capacidade térmica e o calor específico valem respectivamente:
a) 8 cal/ ºC e 0,08 cal/g .ºC
b) 80 cal/ ºC e 0,16 cal/g. ºC
c) 90 cal/ ºC e 0,09 cal/g. ºC
d) 95 cal/ ºC e 0,15 cal/g. ºC
e) 120 cal/ ºC e 0,12 cal/g. ºC
Exemplo 9
(UEA) Define-se a capacidade térmica de um corpo (C) como a razão entre a quantidade
de calor que ele recebe (Q) e a correspondente variação de temperatura ocorrida (ΔT):
Se um corpo de capacidade térmica igual a 25 cal/ºC recebe calor de uma fonte durante
20 minutos com taxa constante de 50 cal/min, ele sofre uma variação de temperatura,
em ºC, igual a
a) 10,0
b) 40,0
c) 50,0
d) 62,5
e) 84,5
Troca de calor em ambiente fechados
Dizemos que, em um sistema fechado, a soma das trocas de calor
entre os corpos é nula, isto é, igual a 0.
𝑄𝑟𝑒𝑐𝑒𝑏𝑖𝑑𝑜 + 𝑄𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 = 0
Conservação da energia: Toda a quantidade
de calor cedida pelo corpo
de maior temperatura é absorvida pelos corpos
com menores temperaturas.
Matematicamente:
Calorímetro
O calorímetro é um aparelho isolado termicamente do meio ambiente usado
para fazer estudos sobre a quantidade de calor trocado entre dois corpos de
temperaturas diferentes.
O calorímetro pode ser usado para a
determinação do calor específico das
substâncias.
Geralmente despeja-se água no seu interior e, após um
curto intervalo de tempo, estando o sistema em
equilíbrio térmico, coloca-se um corpo que se quer
estudar dentro da água, com temperatura inicial
diferente do sistema água-calorímetro.
Fluxo de calor
O que é fluxo de calor?
Ou fluxo térmico, ou potência térmica é a transferência de
calor entre dois ou mais corpos ocorre ao longo do tempo.
O fluxo de calor é definido no Sistema
Internacional de Unidades em Joules por
segundo (J/s).
Matematicamente:
ሶ𝑄 =
𝑄
∆𝑡
Exemplo 10
Em um recipiente termicamente isolado, 200 g de água recebem calor de uma 
fonte térmica e elevam a sua temperatura de 20°C para 70°C. Sabendo que a 
massa de água ficou exposta à fonte por 3,5 minutos, determine a potência 
aproximada fornecida pela fonte em cal/s.
DADO: Calor específico da água = 1 cal/g°C;
Transferência de calor 
Existe 3 modos de transferência
de calor entre os corpos, são eles:
• Condução;
• Convecção;
• radiação.
Gouveia, 2020.
Condução 
A condução está fundamentalmente associada ao choque entre moléculas com
diferentes velocidades de vibração, com a molécula mais veloz chocando-se com
a molécula menos veloz, "passando" energia cinética. Esta forma de
transferência de calor ocorre basicamente nos corpos sólidos (Vilain, 2018).
Condução 
Segundo Fourier, a troca de calor unidimensional que ocorre entre os dois lados
de uma parede sólida pode ser escrita como segue
(Vilain, 2018):
ሶ𝑞𝑐𝑜𝑛𝑑 =
𝑘 × 𝐴𝑠 × ∆𝑡
𝐿Onde, 
ሶ𝑞= calor trocado, [W];
k = condutivadade térmica da parede, [W/m.K];
∆T = Diferença de temperatura entre os dois lados da parede, [K];
𝐴𝑠 = Área superficial, [m²]; 
L = Espessura da parede, [m].
Fonte: Vilain, 2018.
Convecção
A transmissão de calor por convecção ocorre exclusivamente nos fluidos, ou
seja, em líquidos e gases. O processo é estabelecido pela movimentação de
massa fluida .
corrente de convecção
Fonte: Unisul, 2013.
Convecção
A expressão matemática para o cálculo do calor trocado por transferência de
calor por convecção, transferência de calor por convecção, foi proposta a partir
de observações físicas já em 1701 por Isaac Newton como (Vilain, 2018):
ሶ𝑞𝑐𝑜𝑛𝑣 = ℎ × 𝐴𝑠 × 𝑇𝑠 − 𝑇∞
Onde, 
ሶ𝑞𝑐𝑜𝑛𝑣 = Calor trocado por convecção, [W]; 
h = Coeficiente de transferência de calor por convecção, [W/m².K];
𝐴𝑠 = Área superficial, [m²];
𝑇𝑠=Temperatura da superfície, [°C];
𝑇∞= Temperatura do fluido que troca calor com a superfície, [°C]; 
Quando mais rápido for o 
movimento do fluido, 
maior será a transferência 
de calor por convecção.
Condução e Convecção
Normalmente utiliza-se do Coeficiente Global de Transferência de Calor (U) nos
cálculos envolvendo trocas térmicas entre os dois lados de uma parede (Vilain,
2018). .
ሶ𝑞𝑐𝑜𝑛𝑑+𝑐𝑜𝑛𝑣 = 𝑈 × 𝐴𝑠 × 𝑇𝑒 − 𝑇𝑖
Onde, 
ሶ𝑞𝑐𝑜𝑛𝑑+𝑐𝑜𝑛𝑣 = Calor trocado por condução e convecção na parede, [W]; 
U = Coeficiente global de transferência de calor, [W/m².K];
𝐴𝑠 = Área superficial, [m²];
𝑇𝑒=Temperatura externa, [°C];
𝑇𝑖= Temperatura interna, [°C]; 
Vilain, 2018.
Radiação 
A Radiação térmica corresponde a transferência de calor por meio de ondas
eletromagnéticas. Este tipo de transmissão de calor ocorre sem a necessidade de
existir um meio material entre os corpos.
Essas ondas transmitem energia e
são absorvidas pelos corpos. Essa
absorção provoca uma alteração no
estado de movimentação das
moléculas alterando, assim, a sua
temperatura.
Radiação 
A expressão para a transferência de calor por radiação é dada como segue
(Çengel e Ghajar, 2012):
ሶ𝑞𝑟𝑎𝑑 = ε × 𝜎 × 𝐴𝑠 × 𝑇𝑠
4 − 𝑇𝑐𝑖𝑟
4
Onde, 
ሶ𝑞𝑟𝑎𝑑 = Calor trocado por radiação, [W]; 
ε = Emissividade da superfície; 
𝜎= Constante de Stefan-Boltzam, [5,67x10-8W/m².K4]; 
𝐴𝑠 = Área superficial, [m²];
𝑇𝑠=Temperatura superfície, [°C];
𝑇𝑣𝑖𝑧= Temperatura da vizinhança, [°C]; 
Referências
MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. Física - De Olho no Mundo do Trabalho. Vol. Único. 3º edição. São Paulo: 
Scipione, 2003.
HELERBROCK, R. Calorimetria. Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetria-
i.htm >. Acesso em 12 de fevereiro de 2020.
JÚNIOR, J. S. S. O que é temperatura? Brasil Escola. Disponível em: < https://brasilescola.uol.com.br/o-que-
e/fisica/o-que-e-temperatura.htm >. Acesso em 12 de fevereiro de 2020.
SÓ FÍSICA. Calorimetria. Disponível em: <
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/calor.php >. Acesso em 12 de fevereiro de 2020.
SILVA, D. C. M. Calorímetro. Brasil Escola. Disponível em: <
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetro.htm >. Acesso em 12 de fevereiro
de 2020.
GOUVEIA, R. Calorimetria. Toda Matéria. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/calorimetria/>.
Acesso em 12 de fevereiro de 2020.
VILAIN, R. projeto de câmara frigorificas de pequeno porte. Instituto federal de Santa Catarina. São José-SC.
2018.
ÇENGEL, Y. A.; GHAJAR, A. J. Transferência de calor e massa – Uma abordagem prática. 4ª edição. Porto
Alegre: Editora Mc Graw Hill, 2012.
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetria-i.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-temperatura.htm
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/calor.php
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetro.htm
https://www.todamateria.com.br/calorimetria/