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Calor
BC0205
Roosevelt Droppa Jr.
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Quantidade de calor
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Calor específico
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Calorimetria
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Transições de fase
Calor: Definição
Calor é a quantidade de energia transferida entre o
sistema e o seu ambiente quando existe um ΔT
entre eles.
Até o século XIX acreditava-se na existência do
calórico, uma entidade elementar.
Podemos transferir calor para um sistema somente em
duas situações bem definidas:
Quando existe uma diferença de temperatura e/ou;
Quando realizamos trabalho sobre ele.
Calor: Definição
A transferência de
energia produzida
apenas por uma
diferença de
temperatura denominase transferência de
calor ou fluxo de calor,
e a energia transferida
desse modo denominase calor.
Calor: Definição
Sistema perde calor/energia
Não ha troca de calor
Sistema ganha calor/energia
Temperatura X Calor
Temperatura



depende do estado
físico do material
alteramos a
temperatura de um
corpo fornecendo
ou retirando calor
Ao dividir o corpo
em dois, eles têm a
mesma
temperatura
Calor


refere-se a uma
transferência de
energia de um corpo
em relação ao outro
ao dividir o corpo
em dois, para
aumentar a
temperatura de
ambos devemos
fornecer a metade
da energia fornecida
ao corpo inteiro
Unidade de quantidade de calor
Como vemos, calor é energia e a
unidade de energia no SI é o Joule assim
a unidade de calor é o Joule (J).
Porém, é usual definir uma unidade de
quantidade de calor com base na
variação de temperatura de materiais
específicos.
Caloria
A definição de caloria era a quantidade de calor
(energia) necessária para elevar em 1 grau
Celsius a temperatura de 1 grama de água (o
calor específico da água é, por definição, 1).
Com a evolução das técnicas de medida,
verificou-se que o calor específico não era
constante com a temperatura. Por isso buscou-se
padronizá-lo para uma faixa estreita, e a caloria
foi então redefinida como sendo o calor trocado
quando a massa de um grama de água passa de
14,5 °C para 15,5 °C.
Conversão
1cal =4,186 J
1 kcal = 1000 cal =4186 J
1 Btu = 778 ft.lb = 252 cal = 1055 J
Calor específico
Fato observável 1 : Quando aquecemos a
água para fazer uma xícara de café, é
necessário o dobro da quantidade de calor
para fazer duas xícaras.
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Fato observável 2: Verifica-se que a
quantidade de calor para elevar a
temperatura de uma xícara de água é
proporcional a diferença de temperaturas.
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Fato observável 3: Usa-se menos calor
para aquecer uma xícara de álcool que uma
xícara de água.
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Calor específico
Calores
específicos
de diversos
materiais
Calor Específico
Condições pré definidas:
V constante ou P constante
• SOLIDOS E LÍQUIDOS = Supomos que a amostra está sob
pressão constante (geralmente atmosférica) durante a transferência.
O calor específico definido a volume constante definido e a pressão
constante varia muito pouco para sólido e líquidos.
• GASES = Têm valores bem distintos para seus calores específicos
(CV e CP).
Calor específico
Calor específico molar
Algumas vezes é interessante
descrevermos a quantidade de uma
substância em moles em vez de especificar
as massas.
Calor específico molar
Calor específico molar
Exercício de calor
Em suas férias nos altiplanos da Colômbia,
um professor da UFABC tomava seu café da
manhã em uma xícara de alumínio. A xícara
possui massa de 0,12kg e estava
inicialmente a 20°C quando recebeu 0,30kg
do puro café colombiano a uma
temperatura de 70°C. Qual é a temperatura
final depois que o café e a xícara atingiu o
equilíbrio térmico?
Resolução
Transição de fase

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Utilizamos a
palavra fase para
designar qualquer
estado físico da
matéria
A transição de uma
fase para outra é
chamada de
transição de fase
Calor de Transformação
Calor de Transformação: É a quantidade de energia
por unidade de massa transferida sob a forma de
calor que resulta somente na mudança de fase de
uma amostra.
Q = Lm
Unidades : 1 cal/g = 4190 J/kg
Calor de fusão da água LF = 79,5 cal/g
Não há variação de temperatura durante a mudança de estado
De acordo com nossa convenção
Fusão Q >0
Solidificação Q < 0
Vaporização Q > 0
Calor de fusão
A liquefação do gelo dá-se com o
fornecimento de calor ao gelo a 0°C à
pressão atmosférica. Nesse processo a
temperatura do gelo não aumenta.
Mantendo a temperatura igual a 0°C, o
calor não é usado para aumentar a
temperatura mas para transformar gelo
em água líquida.
O calor por unidade de massa necessário
para fazer essa transição é chamado de
calor de fusão ou calor latente de
fusão.
Calor de fusão
Exercício de calor latente
O professor em suas férias em SaintMarteen, ilha caribenha próxima ao litoral
colombiano, deseja esfriar 0,25kg de CocaCola Zero inicialmente a uma temperatura
de 25°C adicionando gelo a -20°C. Qual a
quantidade de gelo que deve usar para que
a temperatura final seja igual a 0°C
sabendo que todo o gelo se funde e que o
calor específico do recipiente pode ser
desprezado?
Resolução de Exercício
Calor de vaporização
Transições da
água