Calor sensível, calor latente e trocas de calor

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Calor sensível, calor latente e trocas de calor
módulo 25
Capacidade térmica
⇢ A quantidade de calor recebida por um corpo é diretamente proporcional à variação da temperatura.
⇢ As características do corpo que recebe ou perde calor é chamada de Capacidade térmica. É a capacidade de um corpo receber ou perder calor para uma mesma temperatura. 
C = capacidade térmica (J/K)
Q = quantidade de calor (J)
Δθ = variação da temperatura (K)
Calor específico
⇢ Depende da substância;
⇢ Quantidade de calor necessária para que uma unidade de massa eleve sua temperatura em uma unidade.
Q = quantidade de calor (J) (cal)
m = massa (kg) (g)
c = calor específico (J/kg.K) (cal/g.°C)
Δθ = variação da temperatura (K) (°C)
C = capacidade térmica (J/K)
Q = quantidade de calor (J)
Calorímetro
⇢ Aparelho que permite avaliar qualitativamente e quantitativamente os processos de troca de calor.
⇢ Um calorímetro ideal não troca calor com o meio externo e nem com as substâncias que estão dentro dele. Na prática, não existe calorímetro ideal. 
⇢ A garrafa térmica é um exemplo de calorímetro.
Princípio das trocas de calor sem mudança de fase
⇢ Em um sistema isolado, todo calor emitido por um corpo A deve ser recebido por um corpo B.
⇢ Por convenção, o calor cedido é negativo e o calor recebido é positivo.
⇢ Quando dois ou mais corpos termicamente isolados e a temperaturas diferentes entram em contato entre si, após o equilíbrio térmico, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas por eles é igual a zero.
Qcedido + Qrecebido = 0
Calor latente
⇢ É a quantidade de energia fornecida à uma substância pura para que ela mude de fase.
Q: quantidade de calor (cal)
m: massa (g)
L: calor específico latente (cal/g)
⇢ Relação entre as fases e o calor específico latente:
Lfusão > 0 (endotérmico)
Lvaporização > 0 (endotérmico)
Lsolidificação < 0 (exotérmico)
Lcondensação < 0 (exotérmico)
Q = m . L
Lsolidificação = – Lfusão 
Lcondensação = – Lvaporização
Livro 7, página 331
01. PUC-RS Uma massa de água no estado sólido, inicialmente à temperatura de –10 °C, é aquecida até atingir a temperatura final de 80 °C. Considere que todo o processo tenha ocorrido à pressão constante de 1,0 atm e que essa massa de água tenha recebido um total de 16 500 cal para o processo térmico. Sem levar em conta os efeitos de sublimação do gelo para temperaturas abaixo de 0 °C, assuma que o valor para o calor específico do gelo seja de 0,5 cal/(g · °C), que o calor específico da água seja 1,0 cal/(g · °C) e que o calor latente de fusão do gelo seja de 80,0 cal/g. Nesse caso, a massa de água aquecida, em gramas, durante o processo é de 
a. 100 
b. 200 
c. 300 
d. 400
θi = -10°C
θt = 80°C
p = 1 atm
Qt = 16 500 cal
cgelo = 0,5 cal/(g . °C)
cágua = 1 cal / (g . °C)
Lfusão gelo = 80 cal/g
massa de água?
Qtotal = Qi - gelo + Qgelo - água + Qf - água
Qt = m . cgelo . Δθg + m . Lfusão + m . cágua . Δθa
16 500 = m . 0,5 . (0 - (-10)) + m . 80 + m . 1 . (80 - 0)
16 500 = m . 0,5 . 10 + 80m + m . 80
16 500 = 5m + 80m + 80m
16 500 = 165m
16 500 : 165 = m
100g = m
MUDANÇA DE ESTADO FÍSICO
Q = m . L
MUDANÇA DE TEMPERATURA
Q = m . c . Δθ
C = _Q_
 Δθ
02. UPE Um estudante do Ensino Médio realizou o seguinte procedimento: pegou uma pequena caixa de isopor com tampa, um termômetro e água. Colocou na caixa 1 200 g de água à temperatura ambiente (20 ºC) e, logo após, 160 g de água a 60 ºC. Ficou monitorando a temperatura até que ela não se alterasse com o tempo. 
Dados: cágua = 1 cal/(g . ºC); capacidade térmica da caixa de isopor = desprezível. 
Assim, observou o valor da temperatura de equilíbrio que era o seguinte 
a. 24,7 ºC 
b. 30,3 ºC 
c. 40,5 ºC 
d. 42,5 ºC 
e. 55,2 ºC
mf = 1200g
θif = 20°C
mq = 160g
θiq = 60°C
θequilíbrio = ?
Qq + Qf = 0
mq . cq . Δθq + mf . cf . Δθf = 0
160 . 1 . (θ - 60) + 1200 . 1 . (θ - 20) = 0
160 (θ - 60) + 1200 (θ - 20) = 0
160θ - 9600 + 1200θ - 24000 = 0
1360θ - 33600 = 0
θ = 33600 : 1360
θ = 24,7°C