A definição de calor é usada apenas para indicar a energia que está sendo transferida, e não a energia que o corpo possui.

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2 A calorimetria é a ciência que estuda o calor. Calor é uma forma de energia em trânsito, ou seja, é a energia transferida de um corpo com maior temperatura para um corpo de menor temperatura. Em um sistema isolado, o calor é transferido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura até que o equilíbrio térmico seja atingido. A definição de calor é usada apenas para indicar a energia que está sendo transferida, e não a energia que o corpo possui.

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4 1 caloria, 1cal, representa o quanto de calor deve-se fornecer a 1g de água para elevar sua temperatura de 1 C. A unidade de medida da quantidade de calor (Q) no Sistema Internacional (SI) é o joule (J); A relação entre as duas unidades, caloria e joule, fica da seguinte forma: 1 cal = 4,187 J Partindo daí, podem-se fazer conversões entre as unidades usando regra de três simples. Como 1 caloria é uma unidade pequena, utilizamos muito o seu múltiplo, a quilocaloria. 1 kcal = 10³cal

5 Calor sensível Quando há variação de temperatura sem que haja variação do estado físico da matéria, dizemos que o calor é sensível. Podemos calcular o calor sensível pela equação: Q=m.c. ΔT

6 Onde: Q = quantidade de calor m = massa do corpo c = calor específico * ΔT = variação da temperatura

7 *Calor específico é a quantidade de calor necessária para a variação unitária da temperatura na unidade de massa. O Calor específico é uma grandeza que depende da composição de cada substância. As unidades de calor específico no SI são, portanto, J/kg. C ou J/ kg. K.

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9 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. 2 kg = 2000 g

10 Calor Latente Calor latente é a grandeza física que está relacionada à quantidade de calor que um corpo precisa receber ou ceder para mudar de estado físico. Matematicamente, essa definição fica da seguinte forma: Q=m. L

11 Onde: L é o calor latente da substância e tem como unidade a cal/g. O calor latente pode assumir tanto valores positivos quanto negativos. Se for positivo, quer dizer que o corpo está recebendo calor; se negativo, ele está cedendo calor.

12 A constante de proporcionalidade é chamada calor latente de mudança de fase e se refere a quantidade de calor que 1 g da substância calculada necessita para mudar de uma fase para outra. Além de depender da natureza da substância, este valor numérico depende de cada mudança de estado físico. Por exemplo, para a água:

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

14 Quando: Q>0: o corpo funde ou vaporiza. Q<0: o corpo solidifica ou condensa.

15 Exemplo 2) 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 = 540 cal/g. Assim:

16 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. Dentro de um calorímetro, os corpos colocados trocam calor até atingir o equilíbrio térmico. Como os corpos não trocam calor com o calorímetro e nem com o meio em que se encontram, toda a energia térmica passa de um corpo ao outro. Como, ao absorver calor Q>0 e ao transmitir calor Q<0, a soma de todas as energias térmicas é nula, ou seja: ΣQ=0 (lê-se que somatório de todas as quantidades de calor é igual a zero) Sendo que as quantidades de calor podem ser tanto sensível como latente.

17 Exemplo 3) 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.

18 Capacidade Térmica É a quantidade de calor que produz no corpo uma variação unitária de temperatura. Matematicamente podemos escrever a capacidade térmica pela equação: Q=C. ΔT

19 Onde: C = Capacidade Térmica Q = Quantidade de Calor cedida ou recebida pelo corpo ΔT = Variação da Temperatura No SI, a unidade de medida da capacidade térmica é J/K (joule por Kelvin).

20 Transferências de Calor Como sabemos, o calor é energia térmica em trânsito, e assim sendo, ele pode ser transmitido de um corpo para outro das seguintes maneiras:

21 Condução: É quando o calor se transfere mediante a agitação das partículas que compõem o material, sem que ocorra o transporte de matéria nesse processo. Esse tipo de transferência ocorre, por exemplo, quando alguém segura uma barra de ferro no fogo. Logo, a pessoa que está segurando a barra notará o aumento de temperatura.

22 Convecção: Esse tipo de transferência ocorre em razão das diferenças de densidades das partes quentes e frias das substâncias envolvidas. Exemplos de convecção são as geladeiras e as brisas do mar.

23 Radiação: Tipo de transferência de calor ocorre através da radiação que é feita por ondas eletromagnéticas (raios infravermelhos), os quais podem se propagar mesmo na ausência de matéria (vácuo). Exemplo desse tipo são os raios solares que aquecem a Terra.

24 Exercício 1) Para derreter uma barra de um material w de 1kg é necessário aquecê-lo até a temperatura de 1000 C. Sendo a temperatura do ambiente no momento analisado 20 C e o calor específico de w=4,3j/kg. C, qual a quantidade de calor necessária para derreter a barra?

25 2) Ao fornecer 300 calorias de calor para um corpo, verifica-se como conseqüência uma variação de temperatura igual a 50 ºC. Determine a capacidade térmica desse corpo.

26 3) Um bloco de uma material desconhecido e de massa 1kg encontra-se à temperatura de 80 C, ao ser encostado em outro bloco do mesmo material, de massa 500g e que está em temperatura ambiente (20 C). Qual a temperatura que os dois alcançam em contato? Considere que os blocos estejam em um calorímetro.

27 4) Para aquecer 500 g de certa substância de 20 ºC para 70 ºC, foram necessárias calorias. A capacidade térmica e o calor específico valem respectivamente: a) 8 cal/ ºC e 0,08 cal/g.ºc b) 80 cal/ ºC e 0,16 cal/g. ºC c) 90 cal/ ºC e 0,09 cal/g. ºC d) 95 cal/ ºC e 0,15 cal/g. ºC e) 120 cal/ ºC e 0,12 cal/g. ºC

28 5) Em uma manhã de céu azul, um banhista na praia observa que a areia está muito quente e a água do mar está muito fria. À noite, esse mesmo banhista observa que a areia da praia está fira e a água do mar está morna. O fenômeno observado deve-se ao fato de que: a) a densidade da água do mar é menor que a da areia. b) o calor específico da areia é menor que o calor específico da água. c) o coeficiente de dilatação térmica da água é maior que o coeficiente de dilatação térmica da areia. d) o calor contido na areia, à noite, propaga-se para a água do mar. e) a agitação da água do mar retarda seu resfriamento.

29 6) Um amolador de facas, ao operar um esmeril, é atingido por fagulhas incandescentes, mas não se queima. Isso acontece porque as fagulhas: a) tem calor específico muito grande. b) tem temperatura muito baixa. c) tem capacidade térmica muito pequena. d) estão em mudança de estado. e) não transportam energia.