Termometria e calorimetria

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Termometria e calorimetria
Conceitos de temperatura e calor
Os corpos são constituídos por partículas que estão sempre em movimento. Esse movimento é denominado energia interna de um corpo e depende da energia cinética média de suas partículas; para um mesmo corpo, com partículas de mesma massa, uma maior velocidade escalar média das partículas caracteriza maior temperatura desse corpo(maior agitação térmica).
*Temperatura: é a grandeza física que mede o estado de agitação das partículas(moléculas ou átomos) de um corpo, caracterizando seu estado térmico.
*O calor é a energia térmica em trânsito que passa espontaneamente do corpo, ou região, de maior temperatura para o de menor temperatura.
Escalas térmicas
*A termologia é o ramo da Física dedicado a analisar os fenômenos relacionados ao calor e à temperatura. Ela está divindade em termometria, calorimetria, dilatometria e termodinâmica.
*A termometria está relacionada à medida de temperatura, ou seja, ao estudo das diversas formas de medição de temperatura.
*Equilíbrio térmico é a situação em que dois ou mais corpos se encontram à mesma temperatura.
Principais escalas termométricas
*Escala Celsius: criada em 1742 pelo físico sueco Anders Celsius(1701-1744), essa escala atribui o valor 0ºC para o ponto de fusão( congelamento) e 100ºC para o ponto de ebulição da água;
*Escala Fahrenheit: criada em 1708 pelo físico alemão Daniel Fahrenheit(1686-1736), essa escala é utilizada principalmente em países de língua inglesa e possui o valor de 32ºF para o ponto de fusão e 212ºF para a ebulição da água.
*Escala Kelvin: essa escala foi criada pelo inglês Willian Thompson(1824-1907), conhecido como Lorde Kelvin. Tendo como referência a temperatura do zero absoluto, temperatura em que a vibração molecular cessa. A escala Kelvin é conhecida como escala absoluta.
	Escala termométrica
	Ponto de fusão
	Ponto de ebulição
	Celsius (ºC)
	 0ºC
	 100ºC
	Fahrenheit(ºF)
	 32ºF
	 212ºF
	Kelvin(K)
	 273 K
	 373 K
Conversão de escalas
Celsius para Kelvin- a diferença está no ponto 0, assim:
*K= ºC+273
Celsius para Fahrenheit- diferença entre os pontos de ebulição e fusão, assim:
* ºC = ºF – 32
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Calor
É a energia térmica em trânsito, o maior movimento molecular é correspondente ao maior calor. 
Calor específico 
Grandeza que define a variação térmica de uma substância.
Calor específico é um conceito muito importante dentro da calorimetria, que é a área que estuda as trocas de energia e os fenômenos relacionados a transferência de calor entre os corpos.
Desta forma, o calor é a troca de energia entre um corpo que tem uma temperatura alta para outro corpo com temperatura menor. Já o calor específico é a quantidade de energia necessária para aumentar ou diminuir uma unidade de massa de uma substância em um grau.
O calor específico depende do estado físico da substância, da pressão e do intervalo de temperatura para aferi-lo. E não depende da massa.
*Quanto maior o calor específico, menor será a variação de temperatura.
C = Q/M. ∆T
C: calor específico(cal/g .ºC ou J/Kg.K)
Q: quantidade de calor( cal ou J)
M: massa (g ou Kg)
∆T: variação de temperatura( ºC ou K)
Capacidade térmica
Também relacionada ao calor específico, a capacidade térmica é a quantidade de energia recebida e cedida a um corpo para que a sua temperatura seja alterada em 1ºC.
 C = Q. ∆T ou C = m.c
C: capacidade térmica
Q: quantidade de calor
∆T: variação de temperatura
M: massa
 c: calor específico
*A diferença entre calor específico e capacidade térmica é que a capacidade térmica depende da massa para modificar, já o calor específico depende da substância.
Calor sensível 
O calor sensível é quando a variação de temperatura está relacionada a quantidade de energia que quer apenas modificar a temperatura. É quando não há mudança de fase, mas apenas variação de temperatura.
A quantidade de calor sensível é diretamente proporcional à massa do corpo para a mesma variação de temperatura, mantendo-se a massa constante. Depende do tipo de material que constitui o corpo.
 Q = M. C. ∆T
Q: quantidade de calor
M: massa
C: calor específico
∆T: variação de temperatura
Sistema adiabático
É aquele que só troca calor entre si, não havendo perdas de energia térmica para o ambiente externo, como uma garrafa térmica, pois impede trocas de calor com o ambiente externo.
Calor latente 
Calor latente é um tipo de energia associada à mudança de fase de agregação de uma substância qualquer. O calor latente mede numericamente a quantidade de calor total trocada por unidade de massa da substância durante sua mudança de estado enquanto sua temperatura permanece constante.
Calor específico latente mede a quantidade de calor que deve ser cedida ou recebida por uma substância, para que 1 grama dela mude de estado físico.
A quantidade de calor é determinada pelo produto da massa do corpo que sofreu transformação de estado e o chamado calor latente de fusão ou vaporização.
 
Q=M.L
Durante a mudança de estado físico, se a pressão permanecer constante, não haverá variação de temperatura.
Mudanças de estado físico 
Sublimação
É o processo em que uma substância em estado sólido se transformar em um gás, ou vapor, sem passar pelo estado líquido, como o iodo, o arsênico, a cânfora e o gelo-seco. A mudança do vapor para o sólido novamente, é chamado de ressublimação.
Fusão
É a mudança do sólido para o líquido, que ocorre ao aquecer um sólido sob pressão constante, assim suas moléculas recebem energia em forma de calor, fazendo com que elas se agitem em maior intensidade e aumenta sua temperatura. Ao se manter recebendo a energia, sua temperatura continua constante e toda essa energia é feita para a quebra das ligações moleculares, provocando mudança de fase.
Solidificação
Mudança da fase líquida para a sólida. Se dá pelo processo de retirada de energia térmica de uma substância que passou de vapor para líquida, assim a agitação das moléculas volta a diminuir e a temperatura do líquido diminui até uma certa quantidade, que permanece constante novamente, enquanto ocorre outra mudança de fase.
Condensação ou liquefação
Mudança de estado gasoso para o estado líquido. Acontece quando em uma amostra gasosa é retirado o seu calor. Inicialmente a temperatura dela em forma de gás se reduz à medida que retiramos energia térmica, levando à redução da agitação de suas moléculas. Isso ocorre até determinado valor, e a partir daí, a temperatura passa a ser constante e assim se muda o estado da substância.
Tipos de vaporização
*Ebulição: ocorre em uma temperatura específica, com grande agitação molecular, há formação de bolhas em toda massa líquida, sendo o ponto de ebulição de uma substância a temperatura na qual a pressão máxima de vapor é igual à pressão externa.
*Evaporação: ocorre em qualquer temperatura em que haja líquido na superfície. Quanto maior a área livre, maior a velocidade de vaporização, depende também da unidade relativa do ar.
*Calefação: processo que ocorre com pequenas quantidades de líquido de maneira brusca.
Diagrama de fases 
Trata-se de um gráfico que fornece dados de pressão e temperatura de uma substância. O diagrama de fases é um gráfico utilizado para indicar as condições de temperatura e pressão necessárias para obter uma substância em um determinado estado físico(sólido, líquido ou gasoso).
*A curva 1 delimita as regiões das fases sólida e líquida, representa a curva de fusão, onde os estados sólido e líquido da substância estão em equilíbrio.
*A curva 2 delimita as regiões das fases líquida e gasosa, representa a curva de vaporização, onde os estados líquido e gasoso estão em equilíbrio.
*A curva 3 delimita as regiões das fases sólida e gasosa, representando a curva de sublimação, onde os estados sólido e gasoso estão em equilíbrio.
*Ponto P, é o ponto comum às três curvas e é denominado ponto tripo ou tríplice, neste ponto as três fases estão em equilíbrio.
Substâncias que aumentam de volume na fusão(maioria)
Ao ser aquecida, a maioria das substânciastem o volume aumentado durante a mudança de fase. O aumento da pressão dificulta o aumento do volume e a mudança de estado, para os quais, então, é necessário aumentar a temperatura.
Assim, na maioria das substâncias, com o aumento da pressão, suas temperaturas de ebulição e de fusão aumentam.
Substâncias que diminuem de volume na fusão(exceções)
Algumas substâncias, como a água, o ferro, o bismuto e o antimônio, apresentam comportamento anômalo durante a fusão, ou seja, tem seu volume reduzido na fusão e aumentado na solidificação, devido aos vazios nas ligações moleculares. Assim, se houver aumento de pressão dessas substâncias, sua temperatura de fusão caí.