Calorimetria

Calor

Quando colocamos dois corpos com temperaturas diferentes em contato, podemos observar que a temperatura do corpo "mais quente" diminui, e a do corpo "mais frio" aumenta, até o momento em que ambos os corpos apresentem temperatura igual. Esta reação é causada pela passagem de energia térmica do corpo "mais quente" para o corpo "mais frio", a transferência de energia é o que chamamos calor.

Calor é a transferência de energia térmica entre corpos com temperaturas diferentes.

A unidade mais utilizada para o calor é caloria (cal), embora sua unidade no SI seja o joule (J). Uma caloria equivale a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um grama de água pura, sob pressão normal, de 14,5°C para 15,5°C.

A relação entre a caloria e o joule é dada por:

1 cal = 4,186J

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

Calor sensível

É denominado calor sensível, a quantidade de calor que tem como efeito apenas a alteração da temperatura de um corpo.

Este fenômeno é regido pela lei física conhecida como Equação Fundamental da Calorimetria, que diz que a quantidade de calor sensível (Q) é igual ao produto de sua massa, da variação da temperatura e de uma constante de proporcionalidade dependente da natureza de cada corpo denominada calor específico.

Assim:

Q = m.c.Δt

Onde:

Q = quantidade de calor sensível (cal ).

c = calor específico da substância que constitui o corpo (cal/g°C).

m = massa do corpo (g).

Δt = variação de temperatura (°C).

Quando:

Q>0: o corpo ganha calor.

Q<0: o corpo perde calor.

Exemplo:

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.

2kg = 2000g

Q = m.c.Δt

Q= 2000.0,119.(200-20)

Q= 2000.0,119.180

Q= 42840 cal

Para aquecer 1 kg de uma substância de 10 ⁰C a 60 ⁰C, foram necessárias 400 cal.

Determine:

a) o calor específico do material

b) a capacidade térmica da substância

m = 1kg = 1000 g
Q =  400 cal
t₀ = 10 ⁰C
t_f = 60 ⁰C.

a) Pela equação da quantidade de calor obtemos o calor específico da substância:
Q = m.c.∆t
400 = 1000 . c . (60-10)
400 = 1000 . c.50
400 / 50 000 = c
c = 0,008 (cal / g . ⁰C )

b) A capacidade térmica é obtida pela equação C = m.c, logo:
C = m.c
C = 1000 . 0,008
C = 8 cal/⁰C

Um bloco de ferro com massa de 100g esta a uma temperatura de 36°c. O calor especifico do ferro é igual a 0,114 cal/g.°C.Qual a quantidade de calor que o bloco deve ceder para que sua temperatura varie de 36°c a -8°c ?

m= 100g                                           Q= m.c.Δt
     t = 36°c                                        Q= 100. 0,114 (-8-36)
c= 0,114                                            Q= 114 (-44)
                                                           Q= -5.016 cal
                                   

um bloco de 300g de ferro encontra-se a uma temperatura de 100°c. Qual será sua temperatura quando dele se retirarem -2000 calorias ? A temperatura final vale ?
Dado o calor especifico do ferro igual a 0,110 cal/g.°C

m=300g                             Q=m.c.Δt

c=0,110                      -2000=300.0,110. (tf-100)
Q=-2000                    -2000=33tf-3300
ti= 100°c                   -2000 + 3300=33tf
                                                  1300=33tf
                                                   1300=tf  
                                                    33             

                                              tf= 39.39 °c