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REVISÃO ENEM
Calorimetria
CONCEITO FÍSICO DE CALOR
Calor é a energia transferida de um corpo a outro, devido à desigualdade de temperaturas existente entre eles. Essa transferência sempre ocorre do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.
A transferência de calor ocorre até o instante em que os corpos atingem a mesma temperatura ( equilíbrio térmico ).
❏ Quantidade de calor (Q) – Calor é uma forma de energia. A medição do calor trocado entre dois corpos é feita através da grandeza quantidade de calor (Q) , que será tomada em unidades SI de energia.
A unidade SI de calor é o joule (J) , mas na prática usa-se muito a caloria (cal). A relação entre elas é:
1 cal = 4,2 J 1J = 0,24cal
CALOR ESPECÍFICO (c)
Calor específico de uma substância^1 é a quantidade de calor necessária para variar de 1 grau a temperatura de 1 unidade de massa da substância.
Exemplos
(1) água: c = 1 cal/g .°C substância padrão
Significado físico: para elevar a temperatura de 1 g de água de 1 °C, sob pressão normal, é necessário fornecer 1 caloria. (2) outras substâncias 2 ( em cal/g.°C):
platina 0,03 mercúrio 0, cobre 0,09 níquel 0, ferro 0,11 álcool 0,
(^1) O nome calor específico da substância foi consagrado pelo uso , mas contém uma imprecisão, pois calor é
energia em trânsito. (^2) Para massas iguais , observe que quanto menor for o calor específico da substância, mais facilmente a
substância se aquece (ou se resfria).
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Define-se o calor específico de uma substância pela seguinte igualdade:
CAPACIDADE TÉRMICA
Capacidade térmica ou capacidade calorífica de um corpo (C) é a grandeza física que se refere à quantidade de calor necessária para variar 1ºC a temperatura de todo o corpo.
Verifica-se experimentalmente que o quociente Q/ Δ t entre a quantidade de calor recebida pelo corpo e
a respectiva variação de temperatura é constante para o corpo esta constante define a capacidade térmica.
Observa-se que, para uma dada quantidade de calor Q, quanto maior for a variação de temperatura Δ t do corpo, menor será a sua capacidade térmica.
Assim, quando dois corpos recebem iguais quantidades de calor, o corpo que possui maior capacidade térmica sofre a menor variação de temperatura.
❏ RELAÇÃO ENTRE A CAPACIDADE TÉRMICA E CALOR ESPECÍFICO
A capacidade térmica de um corpo é igual ao produto de sua massa pelo calor específico da substância que o constitui. C = m x c
EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA
Denomina-se calor sensível à quantidade de calor cedido ( absorvido ) para a ( pela ) amostra que produz uma variação de temperatura Δ t , sem mudar o estado físico. Tendo em vista a definição (11.2), podemos estabelecer uma relação de quantidade de calor (Q) trocada por um corpo feito de uma substância de calor específico (c) e massa (m):
Q = c. m. Δ t
CONCLUSÕES
[1] – As quantidades de calor ( Q ) trocadas pelos corpos de mesma substância são diretamente proporcionais às suas massas ( m ), para uma mesma variação de temperatura ( Δ t).
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(2) da natureza da substância (3) da pressão
O sinal algébrico significa:
FÓRMULA DE DEFINIÇÃO
Calor latente é a quantidade de calor necessária para produzir uma mudança de fase em 1 grama da substância.
Verifica-se experimentalmente que a quantidade de calor Q que um corpo de substância pura troca para mudar de estado (mantendo constante sua temperatura) é diretamente proporcional
à sua massa m****. Assim:
FUSÃO E SOLIDIFICAÇÃO
Podemos analisar dois tipos de substâncias:
1º grupo : substâncias que se expandem na fusão (a maioria das substâncias) – um aumento de
pressão implica um aumento na temperatura de fusão; corresponde ao descrito pela curva ①.
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2º grupo : substâncias que se contraem na fusão (água, bismuto, ferro e antimônio) – um aumento
de pressão reduz a temperatura de fusão; corresponde ao descrito pela curva ②.
VAPORIZAÇÃO
A vaporização pode ocorrer de duas maneiras: por ebulição e por evaporação. A curva de vaporização mostrada na figura refere-se à ebulição e é válida para todas as substâncias puras. Observa-se que um aumento na pressão acarreta um aumento na temperatura de ebulição.
[I] Ebulição : é a passagem turbulenta do estado líquido para o estado de vapor, geralmente sob a ação de uma fonte de calor externa ( uma chama de gás, por exemplo). Caracteriza-se pela formação de bolhas no interior do líquido; ocorre numa temperatura bem definida para uma dada substância, temperatura essa que depende da pressão ambiente.
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OBSERVAÇÃO: Sobrefusão (ou superfusão ) é o fenômeno onde uma substância encontra-se no estado líquido abaixo da sua temperatura de solidificação.
Transmissão de calor
O calor é uma forma de energia que se propaga entre dois pontos devido a uma diferença de temperatura entre eles. O sentido da transferência é sempre do de maior para o de menor temperatura.
❏ Condução térmica é um transporte de energia sem transporte de matéria, que ocorre principalmente nos materiais sólidos , onde a vibração das partículas em torno de uma posição de equilíbrio favorece a transmissão de energia.
O fluxo de calor (Φ) (quantidade de calor por unidade de tempo) que atravessa um condutor é: ❏ diretamente proporcional à área A atravessada; ❏ diretamente proporcional à diferença Δ t de temperatura; ❏ inversamente proporcional ao comprimento L ; ❏ dependente da natureza do material ⇨ condutividade térmica do material ( k )
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Panelas de alumínio com cabo de madeira: o alumínio permite maior fluxo de calor para o alimento e a madeira, menor fluxo para a mão do operador.
❏ Convecção térmica é o processo de transferência de calor, através do transporte de matéria, devido a uma diferença de densidade e a ação da gravidade. É um processo que só pode ocorrer nos fluídos (líquidos e gases). Formam-se então, no interior do fluido, as denominadas correntes de convecção (uma ascendente, quente, e uma descendente, fria), originadas pelas diferenças de densidade.
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