1 Conceito de calorimetria 2 Introdução 3 Definição de caloria 4 Calor específico 5 Calorímetro (interativo) 6 Tabela de calores específicos 7 Capacidade térmica 8 Trocas de calor 9 Calor latente 10 Curva de aquecimento (interativa) 11 Mudança de fase (nomenclatura) 12 Mudança de fase (infográfico) 13 Mudança de fase (interativo) 14 Leis gerais das mudanças de fase 15 Resumo das equações e unidades 16 Diagrama de fases (completo) 17 Diagrama de fases (água) 18 Diagrama de fases (generalizado) 19 Influência da pressão na mudança de fase Instruções 20 Pressão x temperatura
Calorimetria é a parte da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor.
Quando um corpo recebe ou cede uma certa quantidade de energia térmica, podemos observar, como consequência, uma variação de sua temperatura (calor sensível) ou uma mudança em seu estado físico calor latente). Mudança de fase Calor latente Calor sensível Variação de temperatura
A unidade de calor, no SI, é o Joule (J); Usualmente usamos a caloria (cal). 1cal = 4,186 J 1 kcal = 1000 cal 14,5 C 15,5 C 1 g de H 2 O Define-se Caloria como sendo a quantidade de calor necessária para que um grama de água pura, sob pressão normal, tenha sua temperatura elevada de 14,5 C para 15,5 C.
Chamamos de Calor específico de uma substância (c) a razão entre a quantidade de calor que a substância troca (Q) e o produto entre a sua massa (m) e a variação de temperatura sofrida ( T). Esta grandeza tem sua unidade de medida no Sistema Internacional de Unidades ( S.I ) em J / kg. K, porém a mais usada é a cal/g. C. c Q m T O calor específico de uma substância representa a quantidade de calor necessária para que 1 grama da substância eleve a sua temperatura em 1 C. Equação Fundamental da Calorimetria Q m c T Que macete!
O Calorímetro é um aparelho utilizado em laboratório com o objetivo de si realizar experiências envolvendo trocas de calor entre corpos ou substâncias.
T Q mc Calor específico médio de algumas substâncias: SUBSTÂNCIA c (cal/g. C) Areia seca 0,190 Gelo 0,550 Água líquida 1,000 Vapor d água 0,480 Álcool etílico 0,548 Alumínio 0,219 Mercúrio 0,033 Prata 0,056 Vidro 0,200 Ferro 0,110 Chumbo 0,0031 Cobre 0,0093 O calor específico é uma característica do material (substância) que constitui o corpo.
A capacidade térmica (C) de um corpo é a razão entre a quantidade de calor (Q) que o corpo troca (ganhando ou perdendo) e a variação de temperatura ( T)que ele sofre nesta troca. Sua unidade de medida no Sistema Internacional de Unidades ( S.I ) é o J / K, sendo que a mais usada é a cal / C C C Q T m c Vale destacar que a capacidade térmica é uma característica do corpo, portanto, dois objetos de materiais diferentes podem apresentar à mesma capacidade térmica.
Quando dois ou mais corpos, que estão em temperaturas diferentes, são colocados em contato, ocorrem espontaneamente trocas de calor entre eles, que cessam ao ser atingido o equilíbrio térmico. Calor A B A B T A TB A B Q A Q B T 0 T Para que não haja influência do meio externo nas trocas de calor, é necessário colocá-los em um calorímetro. Q 0
O calor latente, de uma mudança de estado, é a quantidade de calor que a substância recebe ou cede, por unidade de massa, durante a transformação, mantendo-se constante a temperatura, desde que a pressão não se altere. Matematicamente, podemos expressálo por: Q m L Que moleza! Importante lembrar que a temperatura permanece inalterada durante todo o processo de mudança de fase.
Quando alteramos as condições físicas de pressão e temperatura, podemos alterar o estado de agregação da matéria. Por ora, trataremos da mudança de fase sob pressão constante, variando somente a temperatura. Processos de mudança: Fusão: passagem de sólido para líquido; Solidificação: passagem de líquido para sólido; Vaporização: passagem de líquido para vapor; Condensação: passagem de vapor para líquido; Sublimação: passagem de sólido para vapor ou vapor para sólido, processo também conhecido como cristalização.
Quando é analisado microscopicamente um corpo nos estados sólido, líquido e gasoso, nota-se que: No estado sólido, as partículas que constituem o corpo possuem uma grande vibração em torno de sua posição; No estado líquido, as partículas, além de vibrarem, apresentam movimento de translação no interior do líquido; No estado gasoso, as partículas, além de vibrarem intensamente, também transladam com grande velocidade no interior da massa gasosa.
Se a pressão for mantida constante, durante a mudança de fase, a temperatura se mantém constante. Para uma dada pressão, cada substância tem a sua temperatura de mudança de fase perfeitamente definida. Variando a pressão, as temperaturas de mudança de fase também variam.
Grandeza Símbolo Unidade no S.I. Unidade usual Quantidade de calor Q joule (J) caloria (cal) Massa m quilograma (kg) grama (g) Calor específico c J/kg.K cal/g. C Variação de temperatura T K C Capacidade térmica C J/K cal/ C Calor latente L J/kg cal/g c Q Q m c T C Q T m T C m c Q m L