Exercícios Resolvidos Calorimetria III

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Boa tarde, pessoal. Estamos de volta com nosso blog.

As férias são muito boas, mas trabalhar também é preciso!

Voltamos agora com alguns exercícios enviados por nossos fiéis seguidores. Falaremos novamente sobre Calorimetria.  Segue abaixo a lista de exercícios enviada:

1) Converta as seguintes temperaturas:

a) 1 K para ºF

b) 23ºF para ºC

c) 330ºC para ºF

Resolução:

Para as transformações de Escalas de Temperatura, utilizamos as seguintes equações:

  • a) Substituindo o valor de 1 K na segunda equação, teremos:

T(C) = – 272ºC

Substituindo o equivalente em graus Celsius do 1 Kelvin na primeira equação, teremos:

Resposta: T(F) = – 457,6 ºF

  • b) Nesse caso, utilizaremos apenas a primeira equação para resolver:

Resposta: T(C) = -5ºC

  • c) Nesse caso, utilizaremos novamente apenas a primeira equação para resolver:

Resposta: T(F) = -626ºF

 


2) Qual a diferença entre Calor Latente e Calor Sensível?

Resolução:

Como vimos em nossa Aula 1 – Calorimetria e Aula 2 – Calor Latente, podemos identificar esses dois calores como:

  • Calor Latente: é o calor que, quando adicionado ou removido do sistema, ocasionará em uma mudança de estado (fusão, condensação, evaporação, etc) sem haver alteração na temperatura do corpo.
  • Calor Sensível: é o calor que, quando adicionado ou removido do sistema, ocasionará em alteração em sua temperatura.

 


3) Qual a energia necessária para aquecer 3Kg de Álcool, inicialmente a 20ºC até a temperatura de 40ºC. Considerando que o calor específico (c) do álcool é igual a 0,58 cal/g.ºC.

Resolução:

Esse é um famoso caso de Calor Sensível, em que há um fornecimento de energia para um corpo, nesse caso o álcool, sendo que houve aumento em sua temperatura sem ter ocorrida alteração em sua fase.

Para calcular a energia (Q) necessária para aumentar a temperatura de 20ºC para 40ºC utilizaremos a seguinte equação:

Sem título

Com:

m = 3 Kg = 3000 g

c = 0,58 cal/g.ºC

Δθ = 40 – 20 = 20ºC

Portanto, teremos:

Resposta: Q = 34800 cal

 

 


4) 630 KJ de energia são utilizados para aquecer 10 kg de água. Considerando que o calor específico da água é 4,2 KJ/Kg.ºC e que a temperatura inicial da água é de 20ºC. Calcule a temperatura final da água após o aquecimento.

Resolução:

Neste exercício, utilizaremos o mesmo raciocínio do exercício anterior, porém, neste caso, teremos de encontrar um dado diferente, que é a temperatura final.

Uma atenção especial que teremos que ter neste caso são as unidades de energia, calor específico e da massa. A energia esta mensurada em KJ, o calor específico em 4,2 KJ/Kg.ºC e a massa em kg. Portanto, qual unidade usaremos? A resposta para isso é simples: utilizaremos, para massa e energia, as unidades expostas no calor específico, ou seja, Kg e KJ, respectivamente.

Utilizaremos então a equação de calor sensível:

Sem título

Com:

Q = 630 KJ

m = 10 Kg

c = 4,2 KJ/Kg.ºC

θi = 20ºC

Teremos então:

Teremos que Δθ = 15ºC = θf – θi

Portanto: θf = 20ºC + 15ºC

Resposta: θf = 35ºC

 


5) Qual a energia necessária para derreter 1500 g de mercúrio? Considere que o calor latente de fusão do mercúrio é 11,4 KJ/Kg.

Resolução:

Neste exercício, queremos calcular a quantidade de energia (Q) necessária para derreter (fundir) o mercúrio.

Este é um caso clássico de Calor Latente e Mudanças de Fase, onde todo o calor fornecido ao mercúrio será utilizado para quebrar suas ligações e mudar sua fase para estado líquido, sem que haja alteração em sua temperatura inicial.

Para isso, utilizaremos a seguinte equação:

Devemos, neste caso, também nos atentar às unidades dos dados que utilizaremos. Vemos que nosso Lf foi dado em KJ/Kg e a massa do mercúrio está em gramas, por isso, deveremos utilizar a massa em Kilogramas e nossa resposta será dada em kilojoules (KJ). Portanto:

m = 1500 g = 1,5 Kg

Resposta: Q = 17,1 KJ = 17100 J

 


6) Calcule a energia necessária para transformar 500g de gelo a -50ºC em vapor de água a 150ºC. Considere o calor específico da água igual a 1 cal/g.ºC. O calor latente de fusão da água igual a 80 cal/g e o calor latente de vaporização igual a 540 cal/g.

Resolução:

Nesse exercício, a água sofrerá diversas transformações até passar do estado sólido (gelo) até o estado gasoso (vapor).

A água receberá 5 tipos de calores diferentes, passando por diversos estágios, sendo que o calor total para completar a transformação é a soma dos 5 calores . Tenho uma aula sobre os estágios e gráficos de mudança de estado nessa aula. Então os 5 calores são:

  • Calor sensível do gelo (Qs1): calor que faz o gelo aumentar sua temperatura;
  • Calor latente de fusão (Qlf): calor necessário para derreter o gelo em água líquida;
  • Calor sensível da água líquida (Qs2): calor necessário para aquecer a água até 100ºC;
  • Calor latente vaporização (Qlv): calor necessário para vaporizar todo o líquido;
  • Calor sensível do vapor (Qs3): calor necessário para aquecer o vapor.

Com isso, teremos:

Sem título

Dados:

  • m = 500g
  • θ1 = -50ºC
  • θ2 = 0ºC
  • θ3 = 100ºC
  • θ4 = 150ºC
  • Lf = 80 cal/g
  • Lv = 540 cal/g
  • c = 1 cal/g.ºC

Os cálculos então são:

Qs1 = 500.1.(0-(-50))

Qs1 = 25000 cal

Qlf = 500.80

Qlf = 40000 cal

Qs2 = 500.1.(100 – 0)

Qs2 = 50000 cal

Qlv = 500.540

Qlv = 270000 cal

Qs3 = 500.1.(150 – 100)

Qs3 = 25000 cal

Portanto, a energia total é:

Resposta: Qtotal = 410000 cal


 

Ficou alguma dúvida, pessoal?

Os exercícios são de simples resolução, mas nós devemos nos atentar às unidades das propriedades.

Sigam nossa página e estudem as aulas relacionadas a Calorimetria:

Grande abraço, pessoal!

 

 

Exercícios Resolvidos – Transformações Térmicas

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A seguir, resolveremos alguns exercícios referentes a Termodinâmica. Usaremos as equações dos gases ideias e as equações de Transformações Térmicas.

1) Um pneu de bicicleta é calibrado a uma pressão de 4 atm em um dia frio, à temperatura de 7° C. Qual será a pressão de calibração no pneu quando a temperatura atinge 37 ° C ? Considere que a variação de volume do pneu é desprezível.

Resolução:

Com os dados do exercício acima, devemos utilizar a seguinte equação para a resolução do exercício:

p1

Onde as características do lado esquerdo da equação são os valores iniciais do processo e os da direita são os valores finais das características do gás.

Devemos nos atentar para as unidades do dados. O valor da temperatura deve ser utilizado em Kelvin (K). Portanto, teremos:

To = 7 + 273 = 280 K

T1 = 37 + 273 = 310 K

Como o volume não varia, ele é desconsiderado da equação. Teremos então:

Substituindo os valores, teremos:

Resposta: P1 = 4,43 Atm


2) Você brincou de encher, com ar, um balão de gás, na beira da praia, até um volume de 1 L e fechou. Em seguida, subiu uma encosta próxima carregando o balão, até uma altitude de 900 m, onde a pressão atmosférica é 10 % menor do que a pressão ao nível do mar. Considerando que a temperatura na praia e na encosta seja a mesma, o volume de ar no balão, em L, apos a subida, será de :

Resolução:

Utilizaremos novamente a equação do exercício acima para encontrar o volume, sendo, dessa vez, uma transformação isotérmica, ou seja, a temperatura constante.

Foram nos dados os valores de Vo e V1, mas para encontrar P1 devemos fazer um simples cálculo.

Foi dito que o balão foi lançado da superfície, ou seja, à pressão atmosférica que é igual a 1 atm. Na segunda etapa, a pressão é 10% menor, então:

P1 = 0,9. Po

Portanto, teremos:

Com isso, o valor de V1 será:

 Resposta: V1 = 1,11 L


3) Se o volume de um gás a -73° C for reduzido à sua metade num processo isobárico, qual deverá ser a sua temperatura final ?

Resolução:

Nesse caso, temos um processo isobárico, ou seja, a pressão constante.

Assim como no exercício 1, a temperatura deve ser convertida para graus Kelvin, ou seja:

To = -73 + 273 = 200 K

Como o volume foi reduzido a metade, teremos que:

V1 = 0,5.Vo

A equação então fica:

Eliminando Vo dos dois lados da equação, teremos:

Portanto, o valor de T1 será:

Resposta: T1 = 100 K


4) Um gás ocupa um volume de 200 ml , a uma pressão de 380 mmHg a uma temperatura de 27° C. Seu volume nas condições normais de temperatura e pressão será:

Resolução:

Temos que:

Vo = 200 ml

P0 = 380 mmHg

To = 27ºC = 300 K

Nesse caso, todas as características dos gases serão alteradas.

Em particular, nesse exemplo, fomos apresentados às condições normais de temperatura e pressão (CNTP), que são:

P1 = 1 atm = 760 mmHg

T1 = 0 ºC = 273 K

Usando a equação:

p1

Substituindo os valores que possuímos, teremos:

Portanto, o valor de V1 é:

Resposta: V1 = 91 ml


5)  Qual o volume de uma amostra gasosa de 320 g de O2 a 127°C e 1,64 atm ? Considere R = 0,082 (atm.l) (K.mol) e Massa molecular de O = 16 u.a

Resolução:

Nesse exercício, usaremos a equação fundamental dos gases:

p2

Dados:

P = 1,64 atm

V = ?

T = 127ºC + 273 = 400 K

R = 0,082 (atm.l) (K.mol)

n = m/M = 320/16 = 20 mols

Observação: é importante que as unidades da pressão, temperatura e volume sigam as propriedades da constante R dada, nesse caso, atm,l,K e mols.

Teremos então:

Portanto, V é:

Resposta: V = 400 L


Ficou alguma dúvida, pessoal?

Os exercícios são de simples resolução, mas nós devemos nos atentar às unidades das propriedades.

Sigam nossa página e estudem as aulas relacionadas a Calorimetria:

Grande abraço, pessoal!

 

 

Exercícios Resolvidos Calorimetria II

Calor Latente

5) Quantas calorias são necessárias para transformar 100 gramas de gelo, a -20ºC, em água a 60ºC ?

Dados:

Cgelo = 0,5 cal/g.ºC

Cágua = 1 cal/g.ºC

Lf = 80 cal/g

Resolução:

Como visto na Aula 3, entre as temperaturas de -20ºC e 60ºC, a água passará por 3 estágios de aquecimento:

  • Aquecimento do gelo (de -20ºC a 0ºC)
  • Fusão do gelo (a 0ºC)
  • Aquecimento da água líquida (de 0ºC a 60ºC)

Para cada etapa, calcularemos a quantidade de calor necessária para o aquecimento.

  • Etapa 1: Calor sensível – Aquecimento do Gelo:

θi = -20ºC                                                        Q1= m.Cgelo.Δθ1

θf = 0ºC                                                             Q1= 100.0,5.(0-(-20))

Cgelo = 0,5 cal/g.ºC                                       Q1= 50.20

m = 100g                                                           Q1 = 1000 cal

  • Etapa 2: Calor latente – fusão do gelo

Lf = 80 cal/g                                                   Q2 = m.Lf

m = 100g                                                         Q2 = 100.80

Q2 = 8000 cal

  • Etapa 3: Calor sensível – aquecimento da água:

θi = 0ºC                                                           Q1= m.Cagua.Δθ3

θf = 60ºC                                                        Q1= 100.1.(60-0)

Cágua = 1 cal/g.ºC                                       Q1= 100.60

m = 100g                                                        Q1 = 6000 cal

 

A quantidade total de energia para elevar a temperatura do gelo a -20ºC até água líquida a 60ºC é:

Qtotal = Q1 + Q2 + Q3

Qtotal = 1000 + 8000 + 6000

Q total = 15000 cal

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6) Num bloco de gelo, em fusão, faz-se uma cavidade onde são colocados 80 gramas de um metal de calor específico 0,03 cal/g.ºC a 200 ºC. Calcule a massa de água que se forma até o equilíbrio térmico.

Lf = 80 cal/g

Resolução:

Este exercício é de resolução mais simples, mas possui uma quantidade interessante de conhecimentos que falamos nas últimas aulas.

No enunciado, temos um BLOCO de gelo. Devemos entender que esse bloco possui uma massa, relativamente, muito grande e que apenas uma parte dessa massa sofrerá fusão quando colocado em contato com  o metal quente.

Devemos saber também que o gelo sofrerá apenas mudança de estado, ou seja, não alterará sua temperatura.

Quando o equilíbrio for estabelecido, o gelo será mantido a 0ºC e o pedaço de metal também.  Teremos então:

θfinal = θeq = 0ºC

Toda a energia em forma de calor que o metal fornecerá ao gelo será utilizado para que ele altere seu estado, ou seja, sofra fusão. Portanto, teremos:

Qmetal + Qfusão = 0

Mferro.Cferro. (θeq – θi) + Mgelo. Lf = 0

80.0,03.(0 – 200) + Mgelo.80 = 0

-480 + Mgelo.80 = 0

Mgelo = 6 gramas


O que acharam desses dois exercícios? Ficou alguma dúvida no ar?

Esses dois exercícios possuem ferramentas básicas e importantes sobre Calor Latente.

Se ficou mais alguma dúvida, por favor, COMENTEM aí em baixo que responderei o mais rápido possível.

Continuem enviando suas dúvidas nos comentários, ou por e-mail ou pela página no facebook.

Grande abraço, pessoal!

 

Exercícios Resolvidos Calorimetria

Calor Sensível

1) Suponha que o calor específico (c) de uma substância varie com a temperatura segundo o gráfico abaixo. Determine a quantidade de calor necessária para aquecer 60 gramas dessa substância no intervalo de temperaturas considerado.

gráfico.png

Resolução:

Utilizaremos a equação da Aula 2:

Q = m.c.Δθ

Devemos saber que, a partir do gráfico do calor específico, conseguiremos calcular Q, a partir da área do gráfico. Podemos então dividi-lo em 2 partes: Q1 e Q2:

Cálculo de Q1: Temos que θ1 = 10ºC, θ0 = 0ºC e c1 é constante e igual a 0,3cal/g.ºC.

Portanto, Q1 = 60.0,3.(10 – 0)

                   Q1 = 180 cal

Cálculo de Q2: Como em Q2 “c” é variável, devemos calcular a área do trapézio para nos auxiliar na resolução.

S2 = área do trapézio = (B + b).h/2 = (0,5 + 0,3).12/2 = 4,8

Portanto, Q2 = S2 . m

                   Q2 = 288 cal

Resposta: Quantidade de calor total = Q1 + Q2 = 468 cal

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2) Um recipiente de capacidade térmica desprezível contém 1 Kg de um líquido extremamente viscoso. Dispara-se um projétil de 0,02 Kg que, ao penetrar no líquido, vai rapidamente ao repouso. Verifica-se então que a temperatura do líquido sofre um acréscimo de 3ºC. Sabendo que o calor específico do líquido é 3 J/Kg.ºC, calcule a velocidade que o projétil penetra o líquido.

Resolução: Dados:

projétil

Dados:

 Logotipo

Pela Conservação da Energia, toda a energia cinética inicial é transferida para o líquido em forma de calor, sem haver perdas.

Chamaremos a massa do projétil de “m1” e a massa do líquido de “m2”.

Visto que a velocidade final do projétil é zero (repouso) , sua energia cinética final também é zero.

Temos então que :

Eci = Q

Substituindo os valores, teremos:

Portanto:

v0 = 30 m/s

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3) (ENEM 2013) Aquecedores solares usados em residências têm o objetivo de elevar a temperatura da água até 70ºC. No entanto, a temperatura idela da água para um banho é 30ºC. Por isso, deve-se misturar água aquecida com água a temperatura ambiente de um outro reservatório, que se encontra a 25ºC.

Qual a razão entre massa de água quente e massa de água fria para um banho a temperatura ideal?

Resolução:

  • Consideraremos o reservatório onde ocorre a fusão como um calorímetro ideal;
  • Como vimos no final da Aula 2, quando dois corpos estão em um calorímetro, eles trocam energia apenas entre si, ou seja, nesse caso, as águas quentes e frias só trocarão calor entre si.

Dados: Temperatura inicial da água quente = θiq = 70ºC

Temperatura inicial da água fria = θif = 25ºC

Temperatura final ideial = θideal = 30ºC

Como os corpos trocam apenas calor entre si, teremos:

Qquente + Qfria = 0

mq . Cq. (θideal – θiq) + mf . Cf. (θideal – θif) = 0

Temos que cq e cq são iguais, pois ambos os corpos são do mesmo material (água)

mq. (30 – 70) + mf. (30 – 25) = 0

-40. mq + 5. mf = 0

mq/mf = 0,125

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4) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente à razão de 150 cal/s para uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC a 60ºC em 4 minutos, podemos dizer que a massa de água, em gramas, é? Utilizar c = 1,0 cal/g.ºC.

Resolução:

Dados: Potência = P = 150 cal/s

              Δθ = 60ºC – 20ºC = 40ºC

              c = 1,0 cal/g.ºC

              t = 4 min = 240 segundos

              m = ?

 Devemos então definir a quantidade de calor (Q) que foi fornecida a esta massa de água. Para isso, fazemos:

P = Q/t

Q = P.t

Q = 150.240

Q = 36000 cal

Para calcularmos a massa de água, fazemos:

Q = m.c.Δθ

3600 = m.1.40

Portanto:

m = 900 gramas

Alguma dúvida pessoal? Se algum passo ficou meio confuso, por favor, comentem abaixo!

Na próxima aula resolveremos exercícios sobre CALOR LATENTE.

Grande abraço e até a próxima.

Calor Latente e Mudanças de Fase

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Na Aula 2 – Calorimetria, introduzimos o conceito de Calor Latente, mas, para isso, devemos detalhar as Mudanças de Fase de uma substância, falando sobre seus gráficos de aquecimento, forças de atração e fases.

Estados de Integração das Moléculas:

Uma substância pura pode apresentar três estados de integração (ou fases) de suas moléculas: gasoso, líquido e sólido. Vamos falar um pouco delas a seguir:

  • Fase gasosa: nessa fase, a substância não apresenta volume nem forma definidos. As moléculas apresentam grande liberdade de movimentação devido às suas forças de ligação pouco intensas.
  • Fase líquida: nessa fase, as distâncias entre as moléculas são muito menores que na fase gasosa. Embora as forças de ligação entre as moléculas nesse estado sejam mais fortes, mas moléculas ainda apresentam certa liberdade de movimentação e variação em seu volume.
  • Fase sólida: nessa fase, as moléculas são dispostas com regularidade, ou seja, formam um padrão de posicionamento. Possuem forças de ligações muito fortes e volume bem definido.

A partir das alterações nas condições de temperatura e pressão do meio a que se encontra a substância, um corpo pode sofrer mudanças em seu estado. Podemos ver as alterações na figura abaixo:

(Imagem retirada do livro: "Os Fundamentos da Física II" Ramalho, Nicolau, Toledo)

Sempre que um corpo recebe calor, suas moléculas aumentam seu nível de agitação. Quando essa agitação chega a um certo ponto, suas ligações começam a serem quebradas, sendo aí quando começa a mudança de fase.

Durante a mudança de fase, a temperatura do corpo não se altera. Isso ocorre devido a toda energia em forma de calor recebida pelo corpo ser utilizada para quebrar as ligações de interação entre as moléculas.

Calor Latente:

Vamos imaginar um recipiente contendo gelo a 0ºC. Nós colocamos esse recipiente próximo a uma fonte de calor (um forno, por exemplo) e percebemos que o gelo desse recipiente começa a se derreter e se transformar em líquido, acontecendo a chamada fusão do gelo. Porém, algo interessante acontece: a temperatura da água, durante a fusão, permanece em 0ºC.

Para que ocorra a fusão do gelo, nós percebemos que é necessário fornecer 80 calorias por grama de gelo. Com isso, nós denominamos calor latente de fusão essa propriedade:

Lf = 80 cal/g. Podemos então definir como:

Calor Latente (L):  é a quantidade de calor que a substância recebe ou cede, por unidade de massa, durante a transformação, mantendo-se a temperatura constante.

Com isso, podemos deduzir a seguinte equação:

Q = m.L

  • Q → Quantidade de calor necessária para que ocorra toda a mudança de fase. Sinal + (positivo) para ganho de energia e sinal – (negativo) para perda de energia.
  • m → Massa do corpo
  • L → Calor latente da mudança de fase

 

Falaremos a seguir um pouco mais sobre o coeficiente “L”:

Esse coeficiente pode assumir o valor positivo ou negativo.

Ele assume valor positivo em mudanças de fase que envolvem recebimento de calor, como a fusão e a vaporização. Ela assume valor negativo em mudanças de fase envolvam perda de energia, como a solidificação e a condensação.

Os valores de L para mudanças de fase opostas e que ocorrem à mesma temperatura (fusão/solidificação e vaporização/condensação) possuem o mesmo valor, porém, com sinal invertido. Confuso? Veja os exemplo abaixo:

Fusão da água → Lf = 80 cal/g

Solidificação da água → Ls = -80 cal/g

Vaporização da água → Lv = 540 cal/g

Condensação da água → Lc = -540cal/g

Curvas de Aquecimento e Resfriamento

Para exemplificar o comportamento de uma substância pura durante seu aquecimento, utilizaremos a água, inicialmente a -20 ºC.

O aquecimento possui 5 etapas:

  • Aquecimento do gelo (-20ºC a 0ºC)
  • Fusão do gelo (ºC)
  • Aquecimento da água líquida (0ºC a 100ºC)
  • Vaporização da água líquida (100ºC)
  • Aquecimento do vapor (acima de 100ºC)

Temos então o seguinte gráfico de aquecimento da água:

(Gráfico retirado do livro: "Os Fundamentos da Física II" Ramalho, Nicolau, Toledo)

Percebemos que durante as etapas “b” e “d”, as fases gelo+líquido (a) e líquido+vapor coexistem no recipiente.

Bom…Chegamos ao fim de mais uma aula. Na próxima aula resolveremos exercícios de diversos tipo para fixar bem toda essa matéria que viemos explicando esses últimos dias.

Ficou alguma dúvida? Responderei a todos os comentário!!

Grande abraço!

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Calorimetria

Como explicado na Aula 1, calor é a energia térmica transferida entre dois corpos que apresentam temperaturas diferentes. Ou seja, quando dois corpos possuem a mesma temperatura não há troca de calor, atingindo o chamado Equilíbrio Térmico.

Vamos considerar dois corpos A e B, conforme figura abaixo:

Logotipo

(Imagem retirada do livro "Os Fundamentos da Física 2" - Ramalho, Nicolau, Toledo)

Percebemos que na Situação “a” a temperatura do corpo A é maior que a temperatura do corpo B, por isso a energia térmica flui do corpo A para o B. Na Situação “b”, os dois corpos atingiram a mesma temperatura, por isso não há troca de energia entre os corpos.

Calor Sensível:

Quando temos água em seu estado líquido na temperatura ambiente (aproximadamente 25 ºC) e fornecemos calor a ela, logo percebemos o aumento de sua temperatura devido a esse calor recebido.

Quando fornecemos calor a uma pedra de gelo a 0ºC, logo percebemos que ela começa a derreter, mas sua temperatura não se altera, ou seja, seu estado físico começa a ser alterado, mas sem nenhuma mudança em sua temperatura.

Quando um corpo recebe calor e, consequentemente, aumenta sua temperatura e sem haver mudança de estado físico, dizemos que ele recebeu energia na forma de calor sensível.

Vamos considerar uma esfera de ferro A, que é aquecida recebendo 220 calorias de energia, tendo, em consequência dessa energia recebida, aumentado sua temperatura em 20ºC. Vamos considerar também uma esfera B idêntica à esfera A, possuindo também a mesma temperatura inicial. Esta esfera recebe uma quantidade de calor maior que a esfera A, sendo 660 calorias. Percebemos então que a esfera B tem sua temperatura elevada em 60ºC.

Com o caso acima percebemos que a variação da temperatura de corpos de mesma massa e material é proporcional à quantidade de calor fornecida.

A partir disso, podemos deduzir a seguinte equação:

Q → Quantidade de calor recebida (sinal +) ou perdida (sinal -)

m → Massa do corpo

Δθ → Variação da temperatura –  aumento (sinal +) ou diminuição (sinal -)

→ Calor específico do material (cal/g.ºC)

 

  • Calor Específico:

    Calor específico é a quantidade de calor necessária para elevar em 1ºC um corpo de 1 grama. Materiais diferentes possuem calores específicos diferentes.

Por exemplo: o ferro possui calor específico de 0,1 cal/g.ºC. Com isso sabemos que, para aumentar a temperatura de 1 grama de Ferro em 1ºC, devemos fornecer 0,11 calorias.

  • Capacidade Térmica de um Corpo:

    Capacidade Térmica de um corpo é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um corpo em 1ºC.

Podemos definir Capacidade Térmica pela equação:

Com sua unidade sendo cal/ºC.

Substituindo a equação acima na primeira equação desta aula, teremos:

* Trocas de Calor em um Calorímetro

Calorímetro é um recipiente isolado que não permite que os corpos em seu interior façam trocas de calor com o meio externo.

Imagine que dois corpos A e B são colocados dentro de um calorímetro. Os dois corpos estão a temperaturas diferentes (Ta > Tb). Como o calorímetro não permite trocas de calor com o meio externo, os corpos só poderão trocar energia entre si. Como o corpo A está mais quente, ele perderá calor para o corpo B até que suas temperaturas se igualem.

Digamos que o corpo A perca 50 cal até que ocorra o equilíbrio. Como não há perdas de energia, o corpo B receberá todo o calor perdido por A, ou seja, 50 cal.

Com isso, temos:

Qa = -50 cal (o sinal é negativo pois houve perda de energia)

Qb = 50 cal

Ou seja: Qa = – Qb ⇒ Qa + Qb = 0

 

Na próxima aula falaremos sobre um assunto brevemente introduzido nessa aula: o Calor Latente.

Dúvidas? Se sim, nos enviem pelos comentários dessa aula ou pelo nosso Contato.

Grande abraço!!

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Termologia

Definições Importantes:

 

Termologia: É o ramo da física que estuda os fenômenos como o calor, temperatura, dilatação, energia térmica, gases, etc.

1) O que é temperatura?

Temperatura é um termo muito difícil de se definir. Como base em nossas sensações do corpo, expressamos o nível de temperatura como “muito frio”, “frio”, “normal”, “quente” e “muito quente”. Mas essas expressões de nível são muito relativas em cada caso.

Por isso, é comum definirmos temperatura como a unidade de medida que quantifica o nível de agitação das moléculas de um corpo.

a) Escalas de Temperatura:

Embora existam diversas escalas de temperatura, em termologia costumamos usar as escalas principais, que são: Celsius (ºC), Fahrenheit (ºF) e Kelvin (K).

  • Celsius: é a escala desenvolvida por A. Celsius, um cientista sueco. Ela determina que a temperatura de congelamento da água é 0 ºC e a temperatura de ebulição é 100 ºC.
  • Fahrenheit: é a escala desenvolvida pelo alemão G. Fahrenheit. Ela determina que a temperatura de fusão da água é 32 ºF e a de ebulição 212ºF.

Para transformar o  valor da temperatura em ºC para ºF, utilizamos a seguinte equação:

 T(ºF) = 1,8 T(ºC) + 32

  • Kelvin: escala que recebeu este nome em homenagem ao Lord Kelvin. Ela determina que a temperatura de fusão da água ocorre a 273 K e a de ebulição a 373 K.

Para destacar, temos que essa escala possui seu valor nulo (0 K) no chamado Zero Absoluto, que é dita como a temperatura em que não há mais a movimentação das moléculas.

Para transformar o  valor da temperatura em ºC para ºF, utilizamos a seguinte equação:

T(ºC) = T(K) – 273

2) O que é pressão?

Pressão é um termo mais fácil de ser definido do que a temperatura. É definido como a força normal exercida por um fluido por unidade de área.

Utilizamos esse conceito apenas para gases e líquidos, sendo que, para sólidos, utilizamos o conceito de Tensão Normal.

A unidade que utilizamos para pressão é N/m² ou Pascal (Pa).

3) O que é calor?

É a energia transferida entre dois corpos quando possuem diferença de temperatura.

A unidade de medida de calor é a mesma que utilizamos para energia cinética e potencial, que é a Joule (J). Podemos utilizar também a unidade Caloria (cal), sendo que :

1 cal = 4,18 J

Esta aula foi apenas a introdução a alguns conceitos que utilizaremos nas próximas aulas.

Falaremos sobre Calor Sensível, Calor Latente e Mudanças de Fase.

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Aguardo vocês na próxima!