Upload
dinhthien
View
213
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1 Conceito de calorimetria 12 Mudança de fase
2 Introdução 13 Leis gerais das mudanças de fase
3 Definição de caloria 14 Mudança de fase da água
4 Calor específico 15 Resumo das equações e unidades
5 Calorímetro (interativo) 16 Trocas de Calor
6 Tabela de calores específicos 17 Pressão e mudança de fase
7 Capacidade térmica 18 Diagrama de fases (água)
8 Estados Físicos 19 Diagrama de fases (generalizado)
9 Mudança de fase (nomenclatura) 20 Influência da pressão na mudança de fase
10 Vídeos 21 Pressão x temperatura (simulador)
11 Calor Latente 22 Créditos
Calorimetria é a parte da Física queestuda as trocas de energia entre corposou sistemas quando essas trocas se dãona forma de calor.
Introdução
Clique para exibir o conteúdo
Quando um corpo recebe ou cede uma certa quantidade de energia térmica,podemos observar, como consequência, uma variação de sua temperatura (calorsensível) ou uma mudança em seu estado físico calor latente).
Introdução
Clique para exibir o conteúdo
Mudança de fase
Variação de temperatura
Calor latente
Calor sensível
0
0
Q m L
Q m c
A unidade de calor, no SI, é o Joule (J);Usualmente usamos a caloria (cal).
Define-se Caloria como sendo a quantidade de calor necessária para queum grama de água pura, sob pressão normal, tenha sua temperaturaelevada de 14,5°C para 15,5°C.
1cal = 4,186 J1 kcal = 1000 cal
14,5°C 15,5°C
1 g de H2O
Unidades de calor
Clique para exibir o conteúdo
Chamamos de Calor específico de umasubstância (c) a razão entre a quantidade decalor que a substância troca (Q) e o produtoentre a sua massa (m) e a variação detemperatura sofrida (∆T).Esta grandeza tem sua unidade de medida noSistema Internacional de Unidades ( S.I ) emJ / kg . K, porém a mais usada é a cal/g . °C.
Qc
m
O calor específico de uma substância representa a quantidade de calornecessária para que 1 grama da substância eleve a sua temperatura em 1°C.
Q m c
Que maceTe!
Equação Fundamental
da Calorimetria
Calor específico
Clique para exibir o conteúdo
O Calorímetro é um aparelho utilizado em laboratório com o objetivo de si realizarexperiências envolvendo trocas de calor entre corpos ou substâncias.
Calorímetro
Calor específico médio de algumas substâncias:
SUBSTÂNCIA c (cal/g.°C)
Areia seca 0,190
Gelo 0,550
Água líquida 1,000
Vapor d’água 0,480
Álcool etílico 0,548
Alumínio 0,219
Mercúrio 0,033
Prata 0,056
Vidro 0,200
Ferro 0,110
Chumbo 0,0031
Cobre 0,0093
O calor específico é uma característica do material(substância) que constitui o corpo.
Q
m c
Calores específicos
Clique para exibir o conteúdo
A capacidade térmica (C) de um corpo é a razãoentre a quantidade de calor (Q) que o corpo troca(ganhando ou perdendo) e a variação detemperatura (∆T)que ele sofre nesta troca.Sua unidade de medida no Sistema Internacionalde Unidades ( S.I ) é o J / K, sendo que a maisusada é a cal / °C
QC
Vale destacar que a capacidadetérmica é uma característica docorpo, portanto, dois objetos demateriais diferentes podemapresentar à mesma capacidadetérmica.
C m c
Capacidade térmica
Clique para exibir o conteúdo
Quando é analisado microscopicamente um corpo nos estados sólido, líquido e gasoso, nota-seque:No estado sólido, as partículas que constituem o corpo possuem uma grande vibração em torno desua posição;No estado líquido, as partículas, além de vibrarem, apresentam movimento de translação nointerior do líquido;No estado gasoso, as partículas, além de vibrarem intensamente, também transladam com grandevelocidade no interior da massa gasosa.
Estados físicos da matéria
• Fusão: passagem de sólido para líquido;• Solidificação: passagem de líquido para sólido;• Vaporização: passagem de líquido para vapor;• Condensação: passagem de vapor para líquido;• Sublimação: passagem de sólido para vapor ou vapor para sólido, processo
também conhecido como cristalização.
Mudança de fase
Quando alteramos as condições físicas de pressão e temperatura, podemos alteraro estado de agregação da matéria. Por ora, trataremos da mudança de fase sobpressão constante, variando somente a temperatura. Processos de mudança:
O calor latente, de uma mudança de estado, é aquantidade de calor que a substância recebe oucede, por unidade de massa, durante atransformação, mantendo-se constante atemperatura, desde que a pressão não se altere.Matematicamente, podemos expressá-lo por:
Q m L Que moLeza!
Importante lembrar que a temperaturapermanece inalterada durante todo oprocesso de mudança de fase.
Calor latente
Clique para exibir o conteúdo
Se a pressão for mantida constante, durante a mudança de fase, atemperatura se mantém constante.
Para uma dada pressão, cada substância tem a sua temperatura de mudançade fase perfeitamente definida.
Variando a pressão, as temperaturas de mudança de fase também variam.
Estados físicos da matéria
Resumo
Grandeza Símbolo Unidade no S.I. Unidade usual
Quantidade de calor Q joule (J) caloria (cal)
Massa m quilograma (kg) grama (g)
Calor específico c J/kg.K cal/g.°C
Variação de temperatura ∆θ K °C
Intervalo de tempo ∆t s s
Capacidade térmica C J/K cal/°C
Calor latente L J/kg cal/g
Fluxo ou potência f ou P J/s cal/s
Rendimento η 1 1
útil fonteP P
útilQ m c QC
C m c útilQ m L
fonte
útil
Tempo
QP
t
Para que não hajainfluência do meioexterno nas trocas decalor, é necessáriocolocá-los em umcalorímetro.
Quando dois ou mais corpos, que estão em temperaturas diferentes, sãocolocados em contato, ocorrem espontaneamente trocas de calor entre eles,que cessam ao ser atingido o equilíbrio térmico.
Calor
0Q
AAB B
A B A B
0A BQ Q
Trocas de calor
Clique para exibir o conteúdo
1. Supor que o equilíbrio ocorra a 0°C e calcular as quantidades decalor envolvidas no processo.
2. Analise os resultados obtidos:
• Se |QA| < |Q1G|: O equilíbrio se dará abaixo de 0°C, assimteremos solidificação da água, logo:
água A A AQ m c 1Gelo G G GQ m c 2Gelo GQ m L
1 1 2 3 0Gelo água água água
Q Q Q Q
' 0G G G A A A A A G Gm c m c m L m c
2. Analise os resultados obtidos:
• Se |QA| > |Q1G|+|Q2G|: O equilíbrio se dará acima de 0°C, assimteremos:
• Se |QA| < |Q1G|+|Q2G|: O equilíbrio se dará a 0°C e uma parte dogelo não sofrerá fusão, resultando em uma mistura de água egelo. Se necessário, calcule a massa de gelo que funde.
• Se |QA| = |Q1G|+|Q2G|: O equilíbrio se dará a 0°C e todo o gelofundirá.
1 2 3 0Gelo Gelo Gelo Água
Q Q Q Q
' 0G G G G G A A A A Am c m L m c m c
Diagramas de fase
Diagrama de fases da águaebulição
fusão
Água p
1 atm
00 C 0100 C
fase sólida
ponto triplo
ponto crítico
fase líquida
fase gasosa
gás (fluído supercrítico)
vapor superaquecido
Clique com o botão esquerdo do mouse em uma parte limpa do slidedurante a apresentação para exibir o conteúdo dos slides e/ou avançaro slide.Use as setas de navegação para:
(para retornar ao slide anterior)
(para avançar para o próximo slide)
(para voltar ao menu inicial)
(para fechar a apresentação)
Instruções