O que você deve saber sobre

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1 O que você deve saber sobre Quando um corpo recebe calor, dois efeitos distintos podem ocorrer: se receber calor sensível, sua temperatura aumenta e o corpo não sofre mudança de fase; se receber calor latente, a temperatura permanece constante, mas com transição de fase. Neste tópico analisamos as duas situações, além das trocas de calor com múltiplos corpos em contato nos sistemas termicamente isolados.

2 Q: I. quantidade Calor de sensível calor m: massa do corpo C: calor específico do corpo θ: variação de temperatura

3 SCIENCEPHOTOS/ALAMY/OTHER IMAGES I. Calor sensível Capacidade térmica Quantidade de calorias necessárias para elevar a temperatura do corpo em 1 grau Celsius: Calorímetro: recipiente, protegido do meio exterior, onde ocorre a troca de calor Grandeza relevante num calorímetro: sua capacidade térmica. Num calorímetro ideal, o isolamento térmico seria perfeito (paredes adiabáticas). Calorímetro didático simples. Existem suportes para a fixação de um termômetro, de um agitador, e contatos para a passagem de corrente elétrica.

4 BOCHKAREV/SHUTTERSTOCK Quando, II. Calor sob determinada latente pressão, um corpo atinge a temperatura de mudança de fase, cessa a variação de temperatura. A energia térmica continua a ser utilizada na reorganização molecular da substância. A temperatura só volta a mudar quando o corpo todo tiver mudado de fase. A quantidade Q de energia necessária para transformar a fase de um corpo de massa m é dada por Q: calor latente A temperatura da água não se altera enquanto muda da fase sólida para a líquida.

5 II. Calor latente Curvas de aquecimento Os patamares horizontais representam as transições de fase da substância. As temperaturas indicadas por PF e PE representam, respectivamente, os pontos de fusão e ebulição da substância nessa determinada pressão.

6 III. Diagramas de fase Diagrama de fase de uma substância típica, como o CO 2 : a curva CF sobe se deslocando para a direita. A maioria das substâncias tem comportamento semelhante. Existem outras substâncias que seguem o comportamento da água, em que a curva CF sobe invertida.

7 Em IV. um calorímetro, Trocas de diversos calor corpos de substâncias diferentes a temperaturas distintas trocarão calor até atingir um novo equilíbrio térmico. Supondo desprezível a interação com o exterior do sistema: ou, resumidamente, A energia Q é absorvida ou cedida pelo corpo i no interior do calorímetro.

8 Nesse V. Equivalente experimento, idealizado mecânico do calor por Joule, observamos a energia potencial gravitacional ser transformada em energia cinética; esta, por sua vez, será transformada em energia térmica. Esquema do aparato experimental de Joule

9 LEE TORRENS/SHUTTERSTOCK V. Equivalente mecânico do calor Em notação moderna: A locomotiva a vapor, com as melhorias no rendimento da conversão de energia térmica em mecânica, é o símbolo da revolução nos transportes de carga e de passageiros, ocorrida na Europa em 1840.

10 Calor sensível e calor latente Clique na imagem para ver o vídeo.

11 EXERCÍCIOS ESSENCIAIS 2 (Fuvest-SP) O gráfico representa a variação da temperatura de um corpo sólido, em função do tempo, ao ser aquecido por uma fonte que libera energia a uma potência constante de 150 cal/min. Como a massa do corpo é de 100 g, o seu calor específico, em cal/g ºC, será de: a) 0,75. b) 3,75. c) 7,50. d) 0,80. e) 1,50. RESPOSTA: A NO VESTIBULAR

12 EXERCÍCIOS ESSENCIAIS 5 (Udesc) O gráfico a seguir representa a temperatura de uma substância, inicialmente no estado sólido, em função da quantidade de calor recebida. A massa da substância é de 50 gramas. RESPOSTA: C a) O calor específico da substância no estado sólido é de 0,2 cal/g ºC. b) O calor latente de fusão da substância é de 20 cal/g. c) O calor específico da substância no estado líquido é de 0,5 cal/g ºC. d) O calor latente de vaporização da substância é de 80 cal/g. e) O calor específico da substância no estado de vapor é de 0,8 cal/g ºC. NO VESTIBULAR

13 EXERCÍCIOS ESSENCIAIS 7 (UEL-PR) Para se determinar o calor específico de uma liga metálica, um bloco de massa 500 g dessa liga foi introduzido no interior de um forno a 250 ºC. Estabelecido o equilíbrio térmico, o bloco foi retirado do forno e colocado no interior de um calorímetro de capacidade térmica 80 cal/ºc, contendo 400 g de água a 20 ºC. A temperatura final de equilíbrio foi obtida a 30 ºC. Nessas condições, o calor específico da liga, em cal/g o C, vale: a) 0,044. b) 0,036. c) 0,030. d) 0,36. e) 0,40. Dado: Calor específico da água = 1,0 cal/g ºC. RESPOSTA: A NO VESTIBULAR