* leiam com atenção e observem os exemplos.
* Assistam às aulas pelo CMSP, TV, vídeo aulas, pesquisem em livros didáticos ou na internet.
* Enviem as atividades para o E-mail: josecorreia@prof.educacao.sp.gov.br
* Data de entrega: até 17/06.
* Copiem e resolvam no caderno.
Calorimetria é o estudo das trocas de calor.
Calor é a energia térmica que passa de um corpo mais quente para outro mais frio.
Como calor é uma forma de energia, sua unidade de medida é joule (J). Porém no cotidiano é muito comum o uso da caloria (cal) como unidade de medida do calor.
Relação entre caloria e joule:
1 cal = 4,186 J
A quilocaloria (Kcal) é um múltiplo da caloria e corresponde a 1 Kcal = 1000 cal
Para conversão de caloria em joule, basta montar uma regra de três. Veja:
Adote 1 cal = 4,2 J e converta:
a) 240 cal em joule. b) 840 J em cal. c) 2 Kcal em joule.
Resolução: Resolução: Resolução:
1 cal - 4,2 J 1 cal - 4,2 J 1 cal - 4,2 J
240 cal - x J x cal - 840 J 2000 cal - x J
1 . x = 240 . 4,2 x . 4,2 = 840 . 1 x = 2000 . 4,2
x = 1008 J x = 840/4,2 x = 8400 J
x = 200 cal.
Não se esqueçam que a unidade de medida oficial de calor é o joule e a caloria não é oficial.
Equação fundamental da calorimetria.
Q = m . c ( Θf - Θi )
Onde:
Q = quantidade de calor (cal ou J)
m = massa ( gramas ( g ))
c = Calor específico ( cal/g . °C )
Θf = temperatura final ( °C )
Θi = temperatura inicial ( °C )
O calo específico ( c ) é a quantidade de calor necessária para elevar em 1°C a temperatura de cada 1 grama de uma substância. O calor específico depende do material, e sua unidade de medida é a caloria por grama e °C ( cal/g . °C )
Veja a Tabela com os valores de calores específicos de algumas substâncias:
Substância Calor específico ( cal/g.°C )
água 1
ferro 0,11
cobre 0,094
alumínio 0,22
Assim, para elevar em 1°C a temperatura de 1 g de água é necessário 1 cal. Para elevar em 1°C a temperatura de 1 g de ferro, são necessárias 0,11 calorias. E assim por diante.
Isso explica o fato de ao tocar numa maçaneta metálica de uma porta de madeira, a maçaneta nos dá a sensação de estar mais fria do que a porta, mas não está. O metal tem calor específico menor do que a madeira, assim retira calor da nossa mão de forma mas rápida do que a madeira, dando a sensação de estar mais fria, ma está em equilíbrio térmico com a porta.
Toda substância que aquece rápido se resfria rápido, e o que demora para aquecer também demora para esfriar.
Fórmula:
c = Q/ m.(Θf - Θi)
Capacidade térmica ( C ): é a quantidade de calor necessária para elevar em 1°C a temperatura de uma certa massa de uma substância. Sua unidade de medida é a caloria por °C ( cal/°C ).
Quanto maior a massa da substância maior será a capacidade térmica.
Por exemplo: se uma gota de água fervendo cair sobre a nossa mão, não queima, se 1 litro de água fervendo cair sobre a nossa mão aí queima, pois quanto maior a quantidade de matéria maior é a capacidade térmica.
Fórmula:
C = Q/Θf - Θi ou C = m. c
Observação:
c = calor específico, depende do material.
C = capacidade térmica, depende da quantidade de material.
Exemplos.
1) Qual é a capacidade térmica de 1 litro de água?
Resolução: C = m .c
1 L de água = 1 Kg = 1000 g C = 1000 . 1
c da água = 1 cal/g.°C C = 1000 cal/°C
2) Qual é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um bloco de 500 g de ferro de 20 °C para 60 °C?
Resolução: Q = m . c. ( Θf - Θi )
Q = ? Q = 500 . 0,11 . ( 60 - 20 )
m = 500 g Q = 55 . 40
Θi = 20°C Q = 2200 cal
Θf = 60°C
3) Quantas calorias um bloco de cobre de 1 Kg deverá perder para que sua temperatura passe de 100°C para 20°C?
Resolução: Q = m . c . ( Θf - Θi )
Q =? Q = 1000 . 0,094 . ( 20 - 100 )
m = 1 Kg = 1000 g Q = 94 . ( - 80 )
c do cobre = 0,094 cal/g.°C Q = - 7520 cal
Observações:
1ª) a massa deve estar em gramas (g).
2ª) se o corpo recebe calor, a quantidade de calor (Q) é positiva, e se perde calor é negativa.
Exercícios.
1) Ao pisar na areia da praia, um banhista sente a areia muito quente. Ao colocar os pés na água do mar, sente a água fria. Esse fato é explicado devido a ( ao ):
a) quantidade de areia na praia ser menor do que a quantidade de água no oceano.
b) capacidade térmica da areia ser maior do que a capacidade térmica da água.
c) calor específico da areia ser menor do que o da água.
d) calor específico da água ser menor do que o da areia.
2) Ao operar um esmeril, um serralheiro é atingido por fagulhas metálicas incandescentes, mas não se queima. Isso se explica pelo fato de:
a) o calor específico do metal ser baixo.
b) o calor específico da metal ser alto.
c) a capacidade térmica de uma fagulha ser alta.
d) a capacidade térmica de uma fagulha ser baixa.
3) Um bloco de alumínio, cuja massa é m = 200 g, absorve calor e sua temperatura se eleva de 20°C para 140°C. Qual é a quantidade de calor absorvida pelo bloco? Dado: calor específico do alumínio igual a 0,22 cal/g .°C.
a) 5280 cal
b) 4400 cal
c) 3200 cal
d) 2500 cal
4) Um bloco metálico está inicialmente a uma temperatura de 20°C. Ao receber 330 cal, sua temperatura se eleva para 50°C. Qual é a capacidade térmica desse bloco?
a) 7 cal/°C
b) 9 cal/°C
c) 11 cal/°C
d) 13 cal/°C
5) Quantas calorias 1 litro de água deve perder, para que sua temperatura passe de 80°C para 20°C?
Dado: densidade da água = 1 Kg/l; calor específico da água = 1 cal/g.°C.
a) 60000 cal
b) 40000 cal
c) 6000 cal
d) 4000 cal
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