Curso de Engenharia Civil

Curso de Engenharia Civil
Física Geral e Experimental II
2° período
Unidade 3 -Parte 1
Calorimetria
Prof.a: Msd. Érica Muniz
CALOR
Energia térmica em trânsito devido à diferença de
temperatura; flui espontâneamente do sistema de
temperatura mais alta para o de temperatura
mais baixa.
calor
Corpo A
Corpo B
Ta
FIQUE LIGADO:
Tb
Ta > Tb
Pode-se falar em energia térmica de um corpo,
porém jamais em calor de um corpo, pois calor não
pode estar contido num corpo.
Fluxo de calor
Menor temperatura
Maior temperatura
Depois de um certo tempo:
Equilíbrio térmico
Mesma temperatura
EXERCÍCIO
01- É esse calor intenso que destrói o tumor. Nessa frase,
calor é usado como sinônimo de temperatura. No
entanto, para a Física, calor é:
a) energia presente em corpos que apresentam elevadas
temperaturas.
b) energia presente em corpos que apresentam baixas
temperaturas.
c) energia transferida de um sistema para outro em virtude
da diferença de temperatura entre eles.
d) energia transferida de um sistema que apresenta baixa
temperatura para outro de alta temperatura.
e) energia térmica armazenada nos corpos que possuem
temperatura superior a 0 kelvin
Capacidade térmica de um corpo:
Capacidade térmica de um corpo é a
grandeza que expressa a quantidade de calor
que determinado corpo necessita para sofrer
uma unidade de variação de temperatura:
Para calcularmos a capacidade térmica
de um corpo fazemos:
Q
C

Quantidade de calor
dada ou retirada de
um corpo
Variação de
temperatura sofrida
pelo corpo
Se um corpo possui baixa capacidade térmica ele
aquece ou esfria mais rapidamente em
comparação com o outro de maior capacidade
térmica.
VAMOS PENSAR ????
1- Por quê a areia em dia de Sol aquece mais rápido em
comparação com a água do mar ?
R: areia possui menor
capacidade térmica do que a
água do mar.
2- E a noite o que acontece?
R: O corpo que aquece mais
rápido, esfria mais rápido: a
areia está fria,
Enquanto que a água do mar
está “quentinha”.
EX.1
Um bloco metálico recebe 2000 calorias, a temperatura
aumenta de 20°C para 420°C. Determine a capacidade
térmica do bloco.
SABEMOS QUE : C = Q/ΔT
C = 2000 / 400
Temos: C = 5 cal/°C
Isso significa que:
O corpo deve receber 5 calorias para que sua temperatura
aumente de 1°C.
FIQUE LIGADO!!!! CAPACIDADE TÉRMICA : UNIDADE:
SI : J / K
Calor específico sensível
de uma substância
É a quantidade de calor que uma unidade de massa de
uma substância necessita, para sofrer uma unidade de
variação de temperatura.
Calculamos o calor específico sensível de uma
substância, fazendo:
Q
c
m.
Quantidade de
calor
Massa vezes variação
de temperatura
CALOR ESPECÍFICO ( c ) :
É uma característica do material que constitui o corpo:
c = C/m
UNIDADE: S.I. : ( J/kg.K )
O mais usual é : cal/g°C
Veja alguns exemplos:
água: c = 1 cal/g°C
latão: c = 0,092 cal/g°C
prata: c = 0,056 cal/g°C
FIQUE LIGADO!!!!!
CAPACIDADE TÉRMICA ( C )
Depende da massa e da substância
CALOR ESPECÍFICO ( c )
Depende apenas da substância
Mudanças de Fase
CLASSIFICAÇÃO DO CALOR
• Calor Sensível: produz variação de
temperatura.
Ex: uma barra de alumínio sendo aquecida.
• Calor Latente: produz mudança de
estado.
Ex: derretimento de uma barra de gelo,
inicialmente a 0°C
EQUAÇÃO GERAL DA
CALORIMETRIA
Q= m.c.ΔT
Onde:
Q = quantidade de calor
m= massa
c = calor específico sensível
Δθ = variação de temperatura
• Assim, para a equação do calor latente
precisamos apenas da massa do corpo e
da sua substância. Derreter gelo é
diferente de derreter ouro, certo?
• Ficamos com a seguinte fórmula para o
calor Latente:
EX: 2
Um bloco de alumínio com 600g de massa deve ser
aquecido de 10°C para150°C.
Sendo de 0,22 cal/g°C o calor específico do alumínio,
calcule:
a) A quantidade de calor que o bloco deve
receber.
b) A sua capacidade térmica
a) Q = mcΔT
Q = 600 . 0,22 . 140
Q = 18.480 cal
b) C = mc
C = 600 . 0,22
C = 132 cal/°C
Potência Calorífica
Sendo : Pot = potência
Δt = tempo
Pot = Q/Δt
UNIDADE: Pot : S.I. : J/s = W ( Watts )
o mais usual: cal/s
Obs:
W
÷ 4,2
cal/s
Exemplo
TROCAS DE CALOR
• Dois ou mais corpos, com temperaturas
diferentes, quando colocados num
calorímetro, trocam calor entre si até
atingirem o equilíbrio térmico.
LEI GERAL DAS TROCAS DE CALOR
Q 1 + Q2 + Q3 + … = 0
EXEMPLO:
• José, um marido prendado, resolveu servir
café da manhã na cama para sua esposa;
assim, misturou 300ml de café a
temperatura inicial de 800C com 100ml de
leite inicialmente a 200C, podemos
afirmar, antes que José ganhe o prêmio
de maridão do ano, que a temperatura
final da mistura será igual a ?
Dados : ccafé = cleite = 1 cal/g0C
Calorímetro
(Vaso
Adiabático):
Recipiente que
não permite a
troca de calor
com o meio
exterior. É muito
utilizado para
determinação do
calor específico
de corpos.
Exemplo 01
•
Um corpo A de massa 200 g e de calor
específico cA= 0,2 cal/g.ºC, 60º C é colocado
em contato térmico com um corpo B de 100 g
e cB= 0,6 cal/g.ºC a uma temperatura de 10
ºC. Os corpos são colocados em um recipiente
adiabático.
a) esboce o gráfico Ɵ x t mostrando a evolução
da temperatura da temperatura dos corpos em
função do tempo;
b) Qual a temperatura final do sistema?
Exemplo 02
• Em um calorímetro ideal misturamos 220
g de gelo em fusão com 110 g de água a
um a temperatura Ɵ. Determine o valor de
Ɵ para que se tenham massas iguais de
água e gelo.