CALORIMETRIA

A calorimetria é a parte da física que estuda o calor.  Calor é energia em trânsito, ou melhor, é a energia fluindo de um corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura.

Em um sistema isolado, o calor é transferido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura até que seja atingido o equilíbrio.

Propagação do Calor

A transferência de energia calorífera entre os corpos ocorre de três maneiras: condução, convecção e irradiação.

Condução

Na condução térmica a propagação de calor ocorre de corpo mais quente para o corpo menos quente por contato.

Convecção

Na convecção térmica a transferência de calor ocorre por meio das correntes de convecção que ocorre entre os líquidos e os gases, devido à divergente de temperaturas.

Irradiação

Na irradiação térmica a transferência de calor ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, de forma que ocorre sem que haja o contato entre os corpos.  Um exemplo: a irradiação solar que aquece o nosso Planeta Terra.

CALOR LATENTE

É relativa à quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo de modo que sua temperatura permanece constante, enquanto seu estado físico está se modificando.

No Sistema Internacional (SI), a dimensão do calor latente é J/Kg (Joule/Quilograma).

A quantidade de calor nesta fase de transição é expressa pela seguinte fórmula:

                                   Q = m_*L

Q = quantidade de calor

M = massa

L = calor latente

CALOR ESPECÍFICO

Este parâmetro depende somente da substância do corpo. 

No Sistema Internacional (SI), o calor específico possui a seguinte dimensão: J/Kg.K (Joule/Quilograma.Kelvin).

Calor Sensível

Corresponde à variação de temperatura de um corpo.  

No Sistema Internacional (SI), a dimensão do calor sensível é J/K (Joule/Kelvin)

A quantidade de calor é calculada pela seguinte fórmula:

                       

                        Q = m.c.Δθ

Q = quantidade de calor

m = massa

Δθ = variação de temperatura

CAPACIDADE TÉRMICA

A capacidade térmica (C), também chamada de capacidade calorífica, é uma grandeza que corresponde à quantidade de calor presente num corpo em relação à variação de temperatura sofrida por ele.

Tem-se a seguinte relação:

                        C = Q/Δθ, ou C = m.c

Sendo que:

C = capacidade térmica (cal/ºC, ou J/K)

Q = quantidade de calor (cal, ou J)

Δθ = variação de temperatura (ºC, ou K)

M = massa (g, ou Kg)

c = calor específico (cal/(g.ºC), ou J/(Kg.K))

Vamos ver um exemplo:

Se um corpo possui a capacidade térmica de 10 J/K (Joule/Kelvin), isto significa que quando ele receber ou ceder 10 J (Joule), sua temperatura aumentará ou diminuirá de 1 K (Kelvin).

Diferença entre CALOR ESPECÍFICO e CAPACIDADE TÉRMICA

A Capacidade Térmica (C), também chamada, muitas vezes, de Capacidade Térmica Mássica, é uma grandeza física que está relacionada com a quantidade de calor recebida (ou cedida) por um corpo e sua variação térmica.  Sendo assim, ele determina a quantidade de calor necessária para aumentar (ou diminuir) a temperatura de 1ºC de 1 g do corpo.

Diferente do calor específico que depende apenas da substância, a capacidade térmica depende da substância e da massa do corpo.

ENERGIA CINÉTICA DAS MOLÉCULAS e TEMPERATURA

A temperatura é uma grandeza física que está relacionada com a agitação das moléculas.   Sabemos que todos os corpos na natureza são formados por átomos, que unidos formam moléculas.

Quanto maior a temperatura de um corpo maior será a agitação das moléculas (energia cinética) presentes no corpo, porém, em um corpo mais frio, as moléculas apresentam pouca energia cinética (menor movimento).

A dimensão da temperatura no Sistema Internacional de Unidades (SI) é Celsius (ºC), Kelvin (K) ou Fahrenheit (ºF).

CONVERSÃO DE TEMPERATURA de FAHRENHEIT para CELSIUS E VICE-VERSA.

Da figura temos que:

Portanto,

PRINCÍPIOS DA CALORIMETRIA

a) Princípio de transformações inversas: a quantidade de calor que um corpo recebe é igual, em módulo, à quantidade de calor que um corpo cede ao voltar, pelo mesmo processo, à situação inicial.

b) Princípio do Equilíbrio Térmico: quando vários corpos inicialmente a temperaturas diferentes trocam calor entre si, e só entre si, observamos que alguns perdem enquanto outros recebem calor, de tal maneira que decorrido certo tempo, todos estacionam numa mesma temperatura, chamada temperatura de equilíbrio térmico.

c) Princípio da Igualdade das Trocas de Calor: quando vários corpos trocam calor apenas entre si, a soma das quantidades de calor que alguns cedem é igual, em módulo, à soma das quantidades de calor que os restantes recebem.

EQUILÍBRIO TÉRMICO

Em equilíbrio térmico, tem-se que:

onde Q = quantidade de calor.

FLUXO DE CALOR

O fluxo de calor é calculado como:

Sendo:

                        φ = fluxo de calor

                        Q = quantidade de calor

                        Δt = intervalo de tempo