Calor sensível
O
calor sensível provoca apenas uma variação de temperatura dos corpos.
Para saber se num aquecimento ou resfriamento existiu apenas calor
sensível, basta verificar se o corpo inicialmente sólido continua
sólido, se inicialmente líquido continua líquido e, se inicialmente
gasoso, continua gasoso.
Capacidade Térmica
Ao
aquecer dois corpos diferentes, por exemplo, um pedaço de ferro e uma
determinada massa de água inicialmente à mesma temperatura verificam-se
que os corpos necessitam de quantidades de calor diferentes para a mesma
variação de temperatura. Isto ocorre, pois os dois corpos possuem
capacidades térmicas diferentes.
Também
chamada de capacidade calorífica, a capacidade térmica de um corpo
determina a quantidade de calor que a massa total do corpo necessita
receber para variar sua temperatura em uma unidade. Pode-se determiná-la
pela razão entre a quantidade de calor Q que o corpo recebe ou cede e a
respectiva variação de temperatura.
No SI a capacidade térmica é medida em (J/K), mas usualmente utiliza-se (cal/°C).
É importante observar que a capacidade térmica depende:
- da massa;
- da natureza do material que constitui o corpo;
- da temperatura;
- da pressão.
É
importante salientar que a capacidade térmica não é a quantidade de
calor que um corpo pode absorver. Ela significa, apenas, o calor
necessário para variar em uma unidade a temperatura do corpo.
Exercício resolvido
O gráfico a seguir representa o calor absorvido por dois corpos sólidos M e N em função da temperatura.
A capacidade térmica do corpo M, em relação à do corpo N, vale
a) 1,4
b) 5,0
c) 5,5
d) 6,0
e) 7,0
Calor Específico
O
calor específico é a grandeza física que mostra o comportamento térmico
dos materiais. Verifica-se experimentalmente que a quantidade de calor
necessária para elevar de 1ºC a temperatura de um grama de água, não é a
mesma que é necessária para produzir o mesmo efeito em igual massa de
ferro.
Pode-se determinar o calor específico pela razão entre a capacidade térmica de um corpo e sua massa.
O calor específico depende:
- da natureza do material que constitui o corpo;
- da temperatura e da pressão.
Cuidado!
O calor específico independe da massa.
No SI o calor específico é medido em (J/kg.K) mas usualmente utiliza-se (cal/g.°C).
Na tabela a seguir tem-se o calor específico de algumas substâncias à 25°C e à pressão constante de 1 atm :
Substância
|
calor específico (cal/goC)
|
álcool
|
0,6
|
ar
|
0,24
|
alumínio
|
0,22
|
carbono
|
0,12
|
cobre
|
0,091
|
ferro
|
0,11
|
gelo
|
0,5
|
água
|
1,0
|
mercúrio
|
0,033
|
ouro
|
0,032
|
oxigênio
|
0,22
|
prata
|
0,056
|
vidro
|
0,16
|
zinco
|
0,093
|
Fique atento - Cai no ENEM
Verifica-se
que a água líquida tem um dos maiores calores específicos da natureza
(1,0 cal/g ºC). Por isso, ela troca quantidades de calor maiores para se
aquecer ou se esfriar. Esse fato faz com que a presença ou a ausência
de água numa região sejam fatores muito importantes na definição do
clima:
-
Regiões desérticas onde a água é escassa apresentam grandes oscilações
de temperatura num período de 24 horas: os dias são muito quentes e as
noites são muito frias.
-
Onde existe água em abundância, regiões litorâneas, insulares e
lacustres, a tendência é não ocorrerem variações muito acentuadas na
temperatura ambiente: não há diferença muito grande entre as
temperaturas máxima e mínima num mesmo dia; o verão não é muito quente
nem o inverno é extremamente rigoroso. As brisas litorâneas (estudo da
convecção) são causadas pelo diferente aquecimento da terra e do mar,
explicado pelo elevado calor específico da água, em comparação com o da
areia.
O
conhecimento sobre o calor específico das substâncias tem grande
aplicação nos processos de aquecimento industrial. Através dele podemos
calcular a quantidade de calor que uma substância deve absorver para
atingir determinada temperatura e, conseqüentemente, a quantidade
necessária de combustível que deverá ser usada nesse processo.
Quantidade de Calor Sensível
É a quantidade de calor necessária para variar a temperatura do corpo. Observa-se que a quantidade de calor sensível depende:
- da massa do corpo (m);
- do calor específico sensível (c);
- da variação da temperatura (Dq).
Para determinar a quantidade de calor sensível, tem-se:
Q = m . c . Dq (Equação Fundamental da Calorimetria)
Observação: A quantidade de calor recebido pelo corpo é positivo (+) e o calor cedido é negativo (-).
Exercício resolvido
1. O calor específico de uma substancia é 0,5 cal/goC. Se a temperatura de 4 g dessa substancia se eleva de 10 oC, pode-se afirmar que ela absorveu uma quantidade de calor, em calorias, de:
a) 0,5
b) 2
c) 5
d) 10
e) 20
Resolução:
Retirando os dados fornecidos:
c = 0,5 cal/goC
m = 4 g
Dq = 10 oC
Determinando a quantidade de calor, tem-se:
Q = m . c. Dq
Q = 4 . 0,5 . 10
Q = 20 cal
Alternativa E
2. Cedem-se 684 cal a 200g de ferro que estão a uma temperatura de 10oC. Sabendo-se que o calor específico do ferro vale 0,114 cal/goC, concluímos que a temperatura final do ferro será:
a) 10oC
b) 20oC
c) 30oC
d) 40oC
e) nda
Dados fornecidos:
Q = 684 cal
c = 0,114 cal/goC
m = 200 g
qo = 10 oC
Determinando a temperatura final, tem-se:
Q = m . c. Dq
684 = 200 . 0,114 . (qF - 10)
684 = 22,8 . (qF - 10)
30 = qF – 10
qF = 40 °C
Alternativa D
3. Fornecendo-se a um corpo de massa 0,2kg a quantidade de calor de 0,2 kcal, sua temperatura passa de 5oC a 15oC, sem que ocorra mudança de estado. Pode-se afirmar que o calor específico do corpo em cal/goC é:
a) 100
b) 50
c) 10
d) 1
e) 0,1
Dados fornecidos:
Q = 0,2 kcal = 200 cal
m = 0,2 kg = 200 g
Dq = 10 oC
Determinando a temperatura final, tem-se:
Q = m . c. Dq
200 = 200 . c . 10
200 = 2000 . c
c = 0,1 cal/g.°C
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