Calor

BC0205 Roosevelt Droppa Jr. roosevelt.droppa@ufabc.edu.br

Quantidade de calor Calor específico Calorimetria Transições de fase

Calor: DefiniçãoCalor 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 denomina-se transferência de calor ou fluxo de calor, e a energia transferida desse modo denomina-se 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 J1 kcal = 1000 cal =4186 J

1 Btu = 778 ft.lb = 252 cal = 1055 J

Calor específicoFato observável 1 : Quando aquecemos a água para fazer uma xícara de café, é necessário o dobro da quantidade de calor para fazer duas xícaras.

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.

Fato observável 3: Usa-se menos calor para aquecer uma xícara de álcool que uma xícara de água.

Calor específico

Calores específicos de diversos materiais

Calor Específico

• 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).

Condições pré definidas: V constante ou P constante

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

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 = LmUnidades : 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 estadoDe acordo com nossa convenção

Fusão Q >0Solidificação Q < 0Vaporização 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 Saint-Marteen, ilha caribenha próxima ao litoral

colombiano, deseja esfriar 0,25kg de Coca-Cola 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