Termologia e Calorimetria Física II

Temperatura e Calor Grandeza física escalar que mede o grau de agitação molecular de um corpo. Temperatura Forma de transferência de energia entre os corpos de maior para os de menor temperatura. Calor

CALORIMETRIA 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. Esta reação é causada pela passagem de energia térmica do corpo "mais quente" para o corpo "mais frio", a transferência de energia é o que chamamos calor.

A B Calor TA > TB A B Calor TA = TB Equilíbrio Térmico

Calor: é a transferência de energia térmica entre corpos com temperaturas diferentes. A unidade mais utilizada para o calor é caloria (cal), embora sua unidade no SI seja o joule (J). Uma caloria equivale a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um grama de água pura, sob pressão normal, de 14,5°C para 15,5°C. A relação entre a caloria e o joule é dada por: 1 cal = 4,186J

Quantidade de calor sensível Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por um corpo, para exclusivamente variar sua temperatura. Calor específico Indica a energia necessária para uma unidade de massa variar sua temperatura em uma unidade. Característica da substância (S.I) J/kg.K (prática) cal/g°C Unidade

É interessante conhecer alguns valores de calores específicos: Substância c (cal/g°C) Alumínio 0,219 Água 1,000 Álcool 0,590 Cobre 0,093 Chumbo 0,031 Estanho 0,055 Ferro 0,119 Gelo 0,550 Mercúrio 0,033 Ouro Prata 0,056 Vapor d'água 0,480 Zinco

Exemplo: 1) Qual a quantidade de calor sensível necessária para aquecer uma barra de ferro de 2kg de 20°C para 200°C? Dado: calor específico do ferro = 0,119cal/g°C.

Capacidade Térmica (C) A capacidade térmica informa a quantidade de energia necessária ceder ou receber por unidade de variação de temperatura.Característica do corpo. (S.I) J/K (prática) cal/°C Unidade

Quantidade de calor latente Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por um corpo, para exclusivamente mudar de estado físico. Calor Latente Indica a energia necessária para uma unidade de massa mudar de estado físico sem variar sua temperatura. (S.I) J/kg (prática) cal/g Unidade

Quantidade de calor latente L > 0 – absorve calor durante a mudança L < 0 – cede calor durante a mudança 1g

Por exemplo, para a água: Calor latente de fusão 80cal/g Calor latente de vaporização 540cal/g Calor latente de solidificação -80cal/g Calor latente de condensação -540cal/g

Exemplo: Qual a quantidade de calor necessária para que um litro de água vaporize? Dado: densidade da água=1g/cm³ e calor latente de vaporização da água=540cal/g.

Curva de aquecimento Ao estudarmos os valores de calor latente, observamos que estes não dependem da variação de temperatura. Assim podemos elaborar um gráfico de temperatura em função da quantidade de calor absorvida. Chamamos este gráfico de Curva de Aquecimento:

Princípio fundamental Trocas de calor Para que o estudo de trocas de calor seja realizado com maior precisão, este é realizado dentro de um aparelho chamado calorímetro, que consiste em um recipiente fechado incapaz de trocar calor com o ambiente e com seu interior. Princípio fundamental

Exemplo: Qual a temperatura de equilíbrio entre uma bloco de alumínio de 200g à 20°C mergulhado em um litro de água à 80°C? Dados calor específico: água=1cal/g°C e alumínio = 0,219cal/g°C.

Exercícios 1) Um bloco de cobre (c = 0,094 cal/gºC) de 1,2kg é colocado num forno até atingir o equilíbrio térmico. Nessa situação, o bloco recebeu 12 972 cal. A variação da temperatura sofrida, na escala Fahrenheit, é de: a) 60ºF b) 115ºF c) 207ºF d) 239ºF e) 347ºF

2) Quando misturamos 1,0kg de água de água (calor específico sensível = 1,0cal/g°C) a 70° com 2,0kg de água a 10°C, obtemos 3,0kg de água a: a) 10°C b) 20°C c) 30°C d) 40°C e) 50°C

3) Um corpo de 400g e calor específico sensível de 0,20cal/g°C, a uma temperatura de 10°C, é colocado em contato térmico com outro corpo de 200g e calor específico sensível de 0,10cal/g°C, a uma temperatura de 60°C. A temperatura final, uma vez estabelecido o equilíbrio térmico entre os dois corpos, será de: a) 14°C b) 15°C c) 20°C d) 30°C e) 40°C

4) Num calorímetro contendo 200g de água a 20°C coloca-se uma amostra de 50g de um metal a 125°C. Verifica-se que a temperatura de equilíbrio é de 25°C. Desprezando o calor absorvido pelo calorímetro, o calor específico sensível desse metal, em cal/g°C, vale: a) 0,10 b) 0,20 c) 0,50 d) 0,80 e) 1,0