Calolimetria

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FÍSICA

CALORIMETRIA
1. INTRODUÇÃO

Vamos considerar uma moeda quente que, quando mergulhada em uma porção de água fria, tem sua temperatura diminuída. Inicialmente, a temperatura da moeda é maior que a da água. De acordo com a teoria cinética, as moléculas da moeda têm maior agitação que as moléculas de água, ou seja, maior energia cinética média. Quando a moeda é mergulhada na água,acontece uma transferência de energia das moléculas da moeda para as da água, diminuindo a temperatura da moeda e aumentando a da água. À medida que as temperaturas se igualam, cessa a transferência de energia e, nessa situação, atingimos o equilíbrio térmico. A essa energia transferida da moeda para a água, devido à diferença de temperatura, damos o nome de calor. Caro aluno, não esqueça!!! O termocalor é usado para indicar a energia que se transfere de um corpo, ou sistema, a outro, não sendo usado para indicar a energia que um corpo possui. A unidade de quantidade de calor [Q] no Sistema Internacional é o joule (J). As unidades mais usadas, no entanto, são a caloria (cal) e seu múltiplo, o quilocaloria (kcal). Definição de caloria ⇒ 1 caloria é a quantidade de calor necessária para elevar atemperatura de 1g de água de 14,5ºC a 15,5ºC, sob pressão normal. 1 cal = 4,186 J 1 kcal = 103 cal
2. CAPACIDADE TÉRMICA DE UM CORPO (C)

3. CALOR ESPECÍFICO DE UMA SUBSTÂNCIA (C)

É a razão entre a capacidade térmica C de um corpo constituído da substância considerada e a massa m do corpo:
c= C m

C = mc

A capacidade térmica de uma substância depende da natureza e da quantidade dasubstância. O calor específico depende da natureza da substância, mas não depende da quantidade. Exemplo: 1kg de ferro tem o mesmo calor específico de 2kg de ferro, mas os 2kg de ferro têm capacidade térmica maior. Fórmula fundamental da calorimetria Consideremos dois corpos A e B, com temperaturas TA > TB , haverá, então, passagem de energia do corpo A para o corpo B, até que os dois tenham a mesmatemperatura (equilíbrio térmico). A quantidade de calor trocada entre os corpos A e B pode ser calculada com a expressão abaixo:
CALOR A B

Q = mc ∆T
Em que: Q = quantidade de calor sensível (cal) m = massa do corpo (g)
 cal   c = calor específico     g ⋅ °C 

Representa a quantidade de calor necessária para que a temperatura do corpo varie de 1 grau. Siga o exemplo: Um pedaço deferro de 100g é aquecido num calorímetro de 20° C para 50° C, recebendo para isso uma quantidade de calor (Q) de aproximadamente 330 cal. Ou seja, precisou de 11cal para aquecer 1° C. Assim, a capacidade térmica desse pedaço de ferro é de 11cal/ºC. Daí, temos que:
C= Q ∆T

Se: Tf ≥ Ti ⇒ Q > 0 (calor recebido pelo corpo) Tf ≤ Ti ⇒ Q < 0 (calor cedido pelo corpo) Calor sensível → define-se calorsensível como a quantidade de calor dada a uma substância, a fim de que esta sofra apenas uma variação de temperatura, sem que ocorra mudança de fase.

∆ T = Tf - Ti = variação de temperatura (°C)

C = Capacidade térmica (cal / °C). Q = Quantidade de calor. ∆T = Variação de temperatura.

Editora Exato

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Calor específico de algumas substâncias: Substância Alumínio Água Estanho Ferro GeloMercúrio Calor específico (cal/g°C) 0,219 1,000 0,055 0,119 0,550 0,033

6. CALORÍMETRO

Para medir a quantidade de calor recebida ou cedida por uma substância, usamos um aparelho chamado calorímetro, que tem a propriedade de não efetuar trocas de calor com o ambiente.

Calor específico da água: Note, na tabela anterior, que o calor específico da água é bem superior ao das demaissubstâncias. Na verdade, na natureza, pouquíssimas substâncias possuem calor específico maior. Como exemplo, podemos citar o hélio. O fato de a água possuir elevado calor específico significa que precisamos de uma grande quantidade de calor para produzir uma elevação de temperatura relativamente pequena numa determinada massa d’água. Como conseqüência, o clima de regiões que possuem grandes quantidades de...
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