O documento discute os conceitos de calor, calor sensível, calor latente e capacidade térmica. Explica que calor é energia transferida devido à diferença de temperatura e que pode causar aumento de temperatura (calor sensível) ou mudança de estado (calor latente). Também define a equação para calcular a quantidade de calor Q = m × c × Δθ.
2. • Considere dois corpos, A e B, em diferentes temperaturas θA > θB.
• Ao aproximá-los, verifica-se que a energia térmica é transferida
de A para B.
• Essa energia térmica em trânsito ao ser atingido o equilíbrio
térmico, isto é, quando as temperaturas se igualam.
Observe que há passagem de energia do corpo A para o
corpo B, até as temperaturas se igualarem.
3. Essa energia térmica
em trânsito é
denominada calor.
Calor é a energia térmica em trânsito devido à diferença de
temperatura existente, fluindo espontaneamente do sistema de
maior para o de menor temperatura.
4. Para medir as quantidades de calor
utilizaremos a unidade SI joule (J) ou
outra, muito comum em Termologia,
que é a caloria (cal)
1 caloria = 4,2 joules
5. • Se levarmos ao fogo água líquida na temperatura ambiente,
verificamos que ela se aquece, isto é, sofre uma elevação de
temperatura.
6. • Entretanto, se fizermos um experimento sob pressão normal (1
atm) com um bloco de gelo a 0 °C, constatamos que ele derrete,
isto é, se transforma em líquido, mas sua temperatura não se
modifica até que o bloco inteiro derreta.
7. Assim, podemos definir:
• Quando o efeito produzido é
tão-somente a variação de
temperatura.
Calor
sensível
• Quando o efeito é a mudança de
estado, mantendo-se constante a
temperatura do corpo.
Calor
latente
8. Assim, podemos definir:
• Quando o efeito produzido é
tão-somente a variação de
temperatura.
Calor
sensível
9. Assim, podemos definir:
• Quando o efeito é a mudança de
estado, mantendo-se constante a
temperatura do corpo.
Calor
latente
10. A quantidade de calor Q recebida (ou cedida) por um corpo é
diretamente proporcional à sua massa m e à variação de
temperatura Δθ sofrida pelo corpo.
Resumidamente:
Q=m.c.Δθ
Onde:
• Q é a quantidade de calor recebida ou cedida
• m é a massa
• c é o calor específico da substância
• ∆θ é a variação da temperatura
11. A quantidade de calor Q recebida (ou cedida) por um corpo é
diretamente proporcional à sua massa m e à variação de
temperatura Δθ sofrida pelo corpo.
Resumidamente:
Q=m.c.Δθ
Observe que:
• Se Q > 0 o corpo recebeu (ganhou) calor (Δθ > 0)
• Se Q < 0 o corpo cedeu (perdeu) calor ((Δθ < 0)
12. Você já percebeu que perto do meio dia na
beira da praia podemos observar que a
areia está a uma temperatura mais alta que
a água do mar?
Veja o exemplo a seguir e tire suas próprias conclusões:
14. Por que a areia fica mais quente que a água do mar???
????
15. Capacidade térmica é a quantidade de calor que um corpo necessita perder ou
absorver para que sua temperatura sofra uma variação unitária (1º C).
Resumidamente:
C=
Q
Δθ
Mas como Q = m.c.Δθ, então: C = m.c
Onde:
• C é a capacidade térmica do corpo
• m é a massa
• c é o calor específico da substância
A perda ou absorção de calor é diretamente
proporcional à Capacidade Térmica do corpo.
16. R.20 Um corpo de massa 200 g é constituído por uma substância de calor
específico 04 cal/gºC. Determine:
a) a quantidade de calor que o corpo deve receber para que sua temperatura
varie de 5 °C para 35 °C;
b) a quantidade de calor que o corpo deve ceder para que sua temperatura
diminua de 15 °C;
c) a capacidade térmica desse corpo.
R.21 A temperatura de 100 g de um líquido, cujo calor específico é 0,5 cal/gºC
sobe de -10ºC até 30 °C. Em quantos minutos será realizado esse aquecimento
com uma fonte que fornece 50 calorias por minuto para esse líquido?
17. R.22 Um corpo de massa 200 g é aquecido por uma fonte de potência constante
e igual a 200 calorias por minuto. O gráfico mostra como varia, no tempo, a
temperatura do corpo. Determine a capacidade térmica C do corpo e o calor
específico c da substância que o constitui.
Exercícios página 80:
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18. 1. Um bloco de ferro, de massa 1 kg, é resfriado de 100°C para 20°C. Dado o
calor específico do ferro igual a 0,11 cal/gºC. Calcule:
a) a quantidade de calor sensível que o bloco deve ceder;
b) a capacidade térmica do bloco.
2. O diagrama temperatura x tempo da figura re-fere-se ao que acontece quando
uma barra de metal de 100 g de massa recebe calor de uma fonte de potência
constante à razão de 200 cal/min.
Com base nessas informações, determine:
a) a quantidade de calor sensível recebida
pela barra nos 5 minutos iniciais;
b) o calor específico do metal.
19.
20. Considere dois corpos, A e B, com temperaturas diferentes (θA > θB) no interior
de um recipiente termicamente isolado e de capacidade térmica desprezíve.
Haverá transferência de calor do corpo A para o corpo B até que os dois corpos
atinjam o equilíbrio térmico.
21. Quando dois ou mais corpos trocam calor entre si, até estabelecer-se o equilíbrio
térmico, é nula a soma das quantidades de calor trocas por eles.
O líquido A, a 40ºC, ao ser
misturado com o líquido B, a 20ºC,
fornece calor a ele, de modo que a
mistura dos dois tem uma
temperatura de equilíbrio de 32ºC.
QA + QB = 0
22. É importante destacar que:
• Quando os recipientes trocam calor com um líquido,
devemos considerar sua capacidade térmica.
• Os calorímetros são recipientes termicamente isolados do
ambiente externo.
• Um recipiente que não admite absolutamente nenhuma
troca de calor com o meio externo é dito adiabático.
23.
24. R.23 Um broche de prata de massa 20 g a 160 °C é colocado em 28 g de água
inicialmente a 30 °C. Qual será a temperatura final de equilíbrio térmico, admitindo
trocas de calor apenas entre a prata e a água? Dados: calor específico da prata
0,056 cal/gºC; calor específico da água 1,0 cal/gºC.
R.24 Num calorímetro de capacidade térmica 8,0 cal/°C, inicialmente a 10 °C, são
colocados 200 g de um líquido de calor específico 0,4 cal/gºC. Verifica-se que o
equilíbrio térmico se estabelece a 50 °C. Determine a temperatura inicial desse
líquido.
R.25 No interior de um calorímetro de capacidade térmica 6,0 cal/°C encontram-se
85 g de um líquido a 18 °C. Um bloco de cobre de massa 120 g e calor específico
0,094 cal/gºC, aquecido a 100 °C, é colocado dentro do calorímetro. O equilíbrio
térmico se estabelece a 42 °C. Com base nessas informações, determine o calor
específico do líquido.
26. 3. O alumínio tem calor específico igual a 0,20 cal/gºC e a água líquida, 1,0
cal/gºC. Um corpo de alumínio, de massa 10 g e à temperatura de 80ºC, é
colocado em 10 g de água à temperatura de 20ºC. Considerando que só há tro-
cas de calor entre o alumínio e a água, determine a temperatura final de
equilíbrio térmico.
4. Um corpo de massa 200 g a 50ºC, feito de um material desconhecido, é
mergulhado em 50 g de água líquida a 90ºC. O equilíbrio térmico se estabelece
a 60 ºC. Sendo 1,0 cal/gºC o calor específico da água, e admitindo só haver
trocas de calor entre o corpo e a água, determine o calor específico do material
desconhecido.
27. 5. (UFPE) Um calorímetro, de capacidade térmica desprezível, contém 100 g de
água a 15 °C. Adiciona-se no interior do calorímetro uma peça de metal de 200 g,
à temperatura de 95 °C. Verifica-se que a temperatura final de equilíbrio é de 20
°C. Qual o calor específico do metal, em cal/g °C?
6. No interior de um calorímetro são misturados 300 g de água a 80o C com 700
g de água a 10o C. Qual é a temperatura final da mistura? Despreze a capacidade
calorífica do calorímetro.
7. (OSEC-SP) Num calorímetro, contendo 200 g de água a 10o C, coloca-se um
bloco de ferro, de 500 g, a 110o C. Sendo 0,11 cal/g º C o calor específico do ferro
e desprezando-se o calor absorvido pelo calorímetro, calcule a temperatura de
equilíbrio do sistema.