- Termofísica
- /
- Calor
- /
- Calorimetria
"Calor é a energia térmica em trânsito".
É um processo de transferência de energia térmica entre sistemas que estão a temperaturas diferentes. Sendo o calor um processo, ele não fica armazenado no sistema, isto é, não podemos falar que um dado sistema possui calor. O calor é o processo de transferência de energia térmica, o que o sistema adquire em função desse processo é energia. O calor sempre flui espontaneamente dos corpos de maior temperatura para os de menor temperatura. O fluxo de calor cessa quando ambos atingem o equilíbrio térmico, isto é, a mesma temperatura. Calor
Sendo calor uma forma de energia, cuja unidade no \(SI\) é o Joule (J), mas a unidade caloria ( \(cal\) ) também é usada, onde \begin{equation} 1 cal = 4,186 J \end{equation} \begin{equation} 1 Kcal = 10^3 cal = Cal. \end{equation}
Para o estudo do fluxo da energia térmica, precisamos saber as seguintes definições:
- Calor sensível
- é quando um sistema recebe ou cede calor sofrendo assim uma variação de temperatura e a matéria deste sistema se mantem no mesmo estado físico, ou seja, se o sistema é um líquido ele continua neste estado físico.
- Calor latente
- diferentemente do calor sensível, o calor latente não altera a temperatura do sistema, o que há é uma mudança no estado físico, por exemplo, se um sistema é líquido e após receber uma pequena quantidade de calor ele começa a evaporar, dizemos que este calor é latente.
- Capacidade térmica \((C)\)
- A capacidade térmica \(C\) de um corpo é o quociente entre a quantidade de calor \(\Delta Q\) que ele troca com o exterior e o correspondente acréscimo de temperatura \(\Delta T\) . \begin{equation} C = \frac{\Delta Q}{\Delta T} \end{equation}
- Calor específico \((c)\)
- É a capacidade térmica por unidade de massa de um corpo e depende da natureza da substância da qual este corpo é constituído, em geral é representado pela letra \(c\) . Dois corpos com a mesma massa e calor específicos diferentes terão uma variação de temperatura diferente para uma mesma quantidade de calor recebido, o corpo com menor calor especifico sofre maior variação de temperatura.
Abaixo são apresentados valores de calor específico para alguns materiais.
| Calor específico | ||
|---|---|---|
| Substância | \(\frac{Cal}{g \cdot K}\) | \(\frac{J}{kg \cdot K}\) |
| Cobre | 0,923 | 386 |
| Alumínio | 0,251 | 900 |
| Granito | 0,19 | 790 |
| Vidro | 0,20 | 840 |
| Gelo (-10oC) | 0,530 | 2220 |
| Mercúrio | 0,033 | 140 |
| Água do mar | 0,93 | 3900 |
| Água | 1,00 | 4190 |
| Vapor de água | 0,48 | 2011 |
Fórmula fundamental da calorimetria
Para uma massa \(m\) de uma substância de calor específico \(c\) , que não esteja à temperatura de fusão ou ebulição, sofrer uma variação de temperatura \(\Delta T\) , é necessário que ela receba uma quantidade de calor que seja $$Q = m \cdot c \cdot \Delta T.$$
É importante ressaltar alguns princípios, são eles:
- Princípio das trocas
- "Se alguém ganhou é porque alguém perdeu."
A soma algébrica das quantidades de calor trocadas em um sistema termicamente isolado é nula, ou seja, $$Q_1 + Q_2 + Q_3 + \cdots + Q_n = 0,$$ onde cada \(Q_i\) é positivo ou negativo conforme o sistema recebe ou cede calor, respectivamente.
- Princípio da transformação inversa.
- "O preço da passagem de ida é o mesmo que a de volta."
Se um sistema recebe (cede) uma determinada quantidade de calor ao sofrer uma transformação, então cederá (receberá) a mesma quantidade de calor ao sofrer a transformação inversa.
Teoria do Calórico
O conceito de calor é bastante sutil, no passado as pessoas pensavam (equivocadamente) que o calor era uma espécie de fluido contido nos objetos, chamado fluido calórico. Elas achavam que objetos mais quentes escoavam calórico para os mais frios, afim de aquecê-los. No entanto, esta suposta substância teria que ter propriedades bem estranhas em comparação com fluidos típicos, por fim, esta teoria foi desacreditada e abandonada.
