CAPTULO 3 CALORIMETRIA

CONEXO FSICA 13

CALOR: ENERGIA TRMICA EM TRNSITO

Vamos imaginar que um sistema isolado, isto , um sistema onde no h troca de

calor entre os meios interno e externo, contenha dois corpos, A e B, com temperaturas

iniciais diferentes, no valor de 100C e 20C, respectivamente, como indicado na

imagem abaixo. Conforme vemos na lei zero da termodinmica, os dois corpos tendem

a adquirir a mesma temperatura aps certo intervalo de tempo, ou seja, apenas pelo fato

de terem temperaturas diferentes, parte da energia trmica do corpo A transmitida ao

corpo B, at que entrem em equilbrio trmico, gerando a configurao da imagem (b).

A essa energia que trocada entre os corpos damos o nome de CALOR.

Assim sendo, definimos o calor como a energia trmica em trnsito entre corpos com

temperaturas diferentes.

Como o calor uma forma de energia, a sua unidade o Joule no sistema

internacional, mas ainda h outras unidades, das quais a mais importante Caloria, ou

abreviadamente, cal. A relao entre Joule e Caloria dada da seguinte forma:

1 cal = 4,186 J

QUANTIDADE DE CALOR

Vejamos como podemos medir o calor considerando a imagem seguinte. Quando

aquecemos o corpo A, fornecendo a ele uma quantidade de 100 cal durante um dado

intervalo de tempo, sua temperatura se eleva de 10C. Do mesmo modo, se fornecermos

trs vezes mais calor ao corpo B, que possui a mesma massa e constitudo do mesmo

material que A, o mesmo tem sua temperatura elevada de 30C. Observamos com isso

que a quantidade de calor fornecida (ou cedida) Q diretamente proporcional variao

de temperatura t.

A

100C

B

20C

A

60C

B

60C =

(a) (b)

CAPTULO 3 CALORIMETRIA

CONEXO FSICA 14

Vejamos agora a situao ilustrada abaixo. Para que os corpos C e D adquiram a

mesma variao de temperatura de 10C, considerando que so feitos do mesmo

material, necessrio que o segundo, que possui massa trs vezes maior, fique

submetido mesma chama durante mais tempo, isto , receba maior quantidade de

calor. Isso nos mostra que a quantidade de calor recebida (ou cedida) pelos corpos

diretamente proporcional a massa dos mesmos.

A

ti

+ 100 cal A

ti + 10C

B

ti

+ 300 cal B

ti + 30C

C

ti

+100 cal C

ti+ 10C

D

ti

D

ti + 10

+300 cal

CAPTULO 3 CALORIMETRIA

CONEXO FSICA 15

Verificadas experimentalmente essas observaes, chegamos ao que

conhecemos como equao fundamental da calorimetria.

Q = cmt,

(1)

Onde c uma constante conhecida como calor especfico do corpo e depende de

cada material. Se quisermos calcular o valor dessa constante basta a isolarmos na

equao acima, assim:

C =

(2)

O calor especfico de um corpo indica a quantidade necessria de calor para

fazer variar de determinada temperatura uma determinada quantidade de massa. Sua

unidade no SI J/kg.C, mas usualmente encontrada como cal/g.C. A seguir

apresenta uma tabela com alguns materiais e seus respectivos calores especficos.

Substncia (slidos e

lquidos) Calor especfico

j/kg .C Cal/g .C

gua 4200 1,0

lcool etlico 2400 0,58

Alumnio 900 0,22

Chumbo 130 0,031

Cobre 390 0,092

Concreto 840 0,20

Ferro 460 0,11

Gelo (-5C) 2100 0,50

Mercrio 140 0,033

Ouro 130 0,031

Prata 230 0,056

Tabela do livro Alberto Gaspar. lembrar de botar a fonte

CAPTULO 3 CALORIMETRIA

CONEXO FSICA 16

CALOR SENSVEL E CALOR LATENTE

A quantidade de calor fornecida a um corpo (ou cedida por ele) pode ser

classificada de duas formas. Para tanto, vamos considerar duas situaes. Primeiramente

fornecemos calor a uma barra de ferro, e o resultado disso a variao de sua

temperatura, e com isso, o seu aquecimento. Por outro lado, se fornecermos calor a um

cubo de gelo, observamos que o seu estado fsico comea a mudar de slido para

lquido, no entanto sua temperatura permanece inalterada. No primeiro caso, como

houve apenas variao de temperatura, dizemos que o corpo recebeu calor sensvel.

Porm, se o efeito devido transferncia de calor se apresenta como uma mudana de

estado fsico, dizemos que o corpo recebeu calor latente.

(CRIAR IMAGEM)

CAPTULO 3 PROPAGAO DE CALOR

TRANSMISSO DE CALOR 17

Para que ocorra transferncia de calor entre dois corpos ou entre partes de um

mesmo corpo preciso que haja uma das trs formas de propagao de calor:

conduo, conveco e irradiao, ou uma combinao delas. Nas primeiras duas

formas necessrio um meio para que se realizem; j a irradiao, que ocorre atravs da

propagao de ondas eletromagnticas, no precisa de nenhum meio material.

(LTIMO CAPTULO QUE FALTA SER ESCRITO)