CALOR E TEMPERATURA

TEMPERATURA

Grandeza física escalar que mede o grau de agitação molecular de um corpo.

CT E

CALOR

forma de transferência de energia entre os corpos de maior para os de menor temperatura.

é energia térmica em trânsito entre corpos de diferentes temperaturas.

TEMPERATURA E CALOR

A B

TA > TB

Calor

TA = TB

A BCalor

Equilíbrio Térmico

CALOR

Considere dois corpos A e B em diferentes temperaturas TA e TB, tais que a temperatura do corpo A seja maior que a temperatura do corpo B;

Cada corpo possui energia térmica e essa energia é transferida do corpo de maior temperatura, no caso acima A, para para o corpo de menor temperatura (corpo B);

A transferência da energia térmica cessa no momento em que os dois corpos atingirem a mesma temperatura: o EQUILÍBRIO TÉRMICO.

CALOR

TIPOS DE TRANSMISSÃOTIPOS DE TRANSMISSÃO

1. Condução térmica

É a propagação de calor em que a energia térmica passa de partícula para partícula, sem transporte de matéria. Ocorre principalmente nos metais (condutores térmicos).

Exemplos de isolantes térmicos: água, gelo, ar, lã, isopor, vidro, borracha, madeira, serragem, etc.

1. Condução térmica

Aplicações de isolantes térmicos:

Exemplo1: Os iglus, embora feitos de gelo, impedem a condução de calor para o meio externo. Elevando, assim sua temperatura interna.

1. Condução térmica

Exemplo2:As roupas de frio são um exemplode isolante térmico; o ar que fica retido entre suas fibras dificulta a condução de calor.

Os pelos dos animais e a serragem também são bons isolantes térmicos porque retêm ar.

2. Convecção térmica É a propagação de calor com transporte de matéria.

Ocorre somente nos líquidos e gases.

Exemplo1: Água no fogo.

A água quente na parte inferior,

menos densa, sobe, enquanto a água

Fria na parte superior, mais densa, desce.

Esse movimento de água quente e fria

água fria, chamado de

corrente de convecção,

faz com que a água se aqueça como um todo.

2. Convecção térmica

Exemplo2: Ar condicionado.Para facilitar o resfriamento de umasala, o condicionador de ar deve sercolocado na parte superior da mesma.Assim, o ar frio lançado, mais denso,desde, enquanto o ar quente na parteinferior, menos denso, sobe (correntede convecção).

2. Convecção térmica

Exemplo3: Geladeira.

Para facilitar o resfriamento da geladeira,o congelador deve ser colocado na partesuperior da mesma. Assim, o ar friopróximo ao congelador, mais denso, desce,enquanto o ar quente na parte inferior, menosdenso, sobe (corrente de convecção).

2. Convecção térmicaExemplo5: Brisa litorânea: De dia, o ar junto à areia se aquece e, por ser menos denso, sobe e é substituído pelo ar frio que estava sobre a água. Assim, forma-se a brisa que sobra do mar para a terra, a brisa marítima.

À noite, o ar junto à água, agora mais aquecido, sobe e é substituído pelo ar frio que estava sobre a areia. Assim, forma-se a brisa que sopra da terra para o mar, a brisa terrestre.

3. Irradiação térmica É a propagação de calor através de ondas eletromagnéticas, principalmente os raios infravermelhos (chamados de ondas de calor). Ocorre inclusive no vácuo.

GARRAFA TÉRMICA:A garrafa térmica tem por finalidade evitar as propagações de

calor. Ela é constituída por uma ampola de vidro com faces espelhadas (as faces espelhadas evitam a irradiação). A ampola tem parede dupla de vidro com vácuo entre elas (o vácuo evita a condução e a convecção). Externamente, uma camada de plástico protege a ampola.

CALOR SENSÍVEL

Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por um corpo, para exclusivamente

variar sua temperatura.

SQ m.c. T

CALOR SENSÍVELQuantidade de energia térmica recebida ou cedida por

um corpo, para exclusivamente variar sua temperatura.

SQ m.c. T c

CALOR ESPECíFICOIndica a energia necessária para uma unidade

de massa variar sua temperatura em uma unidade.

Característica da substânciaCaracterística da substância

CALOR ESPECÍFICO

21g H O

2H Oc 1cal/ gC

1 cal Temperatura aumenta 1°C

SQ m.c. T

TABELA ALGUNS VALORES DE CALOR ESPECÍFICO

Substância Calor Específico (cal/g.oC)

água 1,000álcool 0,580

alumínio 0,219chumbo 0,031cobre 0,093ferro 0,110gelo 0,550

mercúrio 0,033prata 0,056vidro 0,200

vapor d'água 0,480

EXERCÍCIO

Um bloco de massa 2,0kg, ao receber toda energia térmica liberada por 1000g de água que diminuem a sua temperatura de 1oC, sofre um acréscimo de temperatura de 10oC. Considere o calor específico da água igual a 1cal/goC. O calor específico do bloco em cal/goC é:

(a) 0,2;(b)0,1;(c) 0,15;(d)0,05;(e) 0,01.

Aguam=1000gc = 1 cal/g 0CΔT = 10C

SQ m.c. T

Qagua = 1000 . 1 . 1Qagua = 1000 cal

EXERCÍCIO

Um bloco de massa 2,0kg, ao receber toda energia térmica liberada por 1000g de água que diminuem a sua temperatura de 1oC, sofre um acréscimo de temperatura de 10oC. Considere o calor específico da água igual a 1cal/goC. O calor específico do bloco em cal/goC é:

(a) 0,2;(b)0,1;(c) 0,15;(d)0,05;(e) 0,01.

BlocoM=2Kg = 2000gc = x cal/g 0CΔT = 100C

SQ m.c. T

Qbloco = 2000 . c . 10 1000 = 2000 .c .10c = 1000/2000 .10c = 0,1 cal/g0C

Ao aquecer um bloco de gelo a 0 ºC, verificaremos que ele funde, isto é, se transforma em líquido, mas sua temperatura não se modifica.

CALOR LATENTE

CALOR LATENTE

Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por um corpo, para exclusivamente mudar de estado físico.

SQ m.L L

EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA

. . Q m c t

t

QC

CAPACIDADE TÉRMICA

Suponhamos que ao fornecer certa quantidade de calor Q a um corpo de massa m, sua temperatura varie t.

Definimos Capacidade Térmica C de um corpo como sendo a quantidade de calor necessária por unidade de variação da temperatura do corpo:

QC

t

MUITO IMPORTANTE! A capacidade térmica é uma

característica do corpo e não da substância.

Portanto, diferentes blocos de alumínio têm diferentes capacidades térmicas, apesar de serem da mesma substância.

Calor específico é uma característica da substância e não do corpo.

Portanto cada substância possui o seu calor específico.

EXERCÍCIOS1. Qual a capacidade térmica de um corpo

que recebe 0,7kcal de calor para elevar sua temperatura de 20oC para 90oC ?

. . Q m c t

t

QC

Kcal/0C

3. Um corpo de massa igual a 10kg recebeu 20kcal, e sua temperatura passou de 50oC para 100oC.

(a) Qual o calor específico desse corpo ?

(a) Qual a capacidade térmica desse corpo ?

. . Q m c t

PRINCÍPIO FUNDAMENTAL

recebida cedidaQ Q 0

recebida cedidaQ Q

TROCAS DE CALOR

Se vários corpos, no interior de um recipiente isolado termicamente, trocam calor, os de maior temperatura cedem calor aos de menor temperatura, até que se estabeleça o equilíbrio térmico.

E de acordo com o princípio de conservação temos:

1 2 3 ... 0nQ Q Q Q

EXERCÍCIO

Em um calorímetro ideal, onde existe 200g de água, é colocado um pedaço de ferro de massa 10g à temperatura de 100oC; sabe-se que a água e o calorímetro inicialmente estavam em equilíbrio térmico à temperatura de 20oC. A que temperatura o sistema atingirá o estado de equilíbrio térmico?