CALORIMETRIA Calorimetria a rea da Fsica responsvel pelo

CALORIMETRIA

� Calorimetria é a área da Física responsável pelo estudo das trocas de energia térmica em forma de calor que ocorrem entre dois ou mais corpos e suas vizinhanças. Por meio da Calorimetria, é possível saber qual é a temperatura de equilíbrio de um sistema de corpos e qual é a quantidade de energia térmica necessária para que se observem variações de temperatura ou mudanças de estado físico no sistema.

Calor O calor representa a energia transferida de um corpo para um outro, em função unicamente da diferença de temperatura entre eles. Esse transporte de energia, na forma de calor, sempre ocorre do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. Estando os corpos isolados termicamente do exterior, essa transferência irá ocorrer até atingirem o equilíbrio térmico (temperaturas iguais).

� Calor específico é uma unidade que indica a quantidade de calorias necessárias para se elevar em 1, 0 ºC uma massa de 1, 0 g de determinada substância. � Capacidade térmica é uma grandeza física utilizada para definir a quantidade de calor que um corpo deve receber, ou ceder, para que a sua temperatura varie em 1, 0 ºC.

Equação Fundamental da Calorimetria A quantidade de calor sensível recebida ou cedida por um corpo pode ser calculada através da seguinte fórmula: Sendo: Q = m. c. ΔT Q: quantidade de calor sensível (J ou cal) m: massa do corpo (kg ou g) c: calor específico (J/kg. ºC ou cal/g. ºC) ΔT: variação de temperatura (ºC), ou seja, a temperatura final menos a temperatura inicial Quando: Q>0: o corpo ganha calor. Q<0: o corpo perde calor.

Potência de uma Fonte Térmica A potência térmica mede a rapidez com que o calor é trocado entre dois corpos. Para determinar a potência térmica de uma fonte térmica que fornece uma quantidade de calor Q num intervalo de tempo ∆t, faz-se a razão entre as grandezas: A potência é dada no SI por watt (W = J/s ), mas usualmente tem-se: cal/s; cal/min; kcal/min.

1. Qual a quantidade de calor sensível necessária para aquecer uma barra de ferro de 2 kg de 20°C para 200 °C? Dado: calor específico do ferro = 0, 119 cal/g°C. 2 kg = 2000 g ∆t = 180 °C Q= m. c. ∆T Q = 2000. 0119. 180 Q= 42840 cal = 42, 8 Kcal

2. Em uma panela foram colocados 1, 5 kg de água em temperatura ambiente (20 ºC). Ao ser aquecida, sua temperatura passa para 85 ºC. Considerando que o calor específico da água é de 1 cal/g ºC, calcule: m = 1, 5 kg = 1500 g ; ΔT = 65 ºC ; c = 1 cal/g ºC a) a quantidade de calor recebida pela água para atingir essa temperatura Q= m. c. ∆T Q = 1500. 1. 65 Q = 97 500 cal = 97, 5 kcal b) a capacidade térmica dessa porção de água C=m. c C = 1500. 1 = 1500 cal/ ºC

3. Num experimento, aquece-se um corpo com o objetivo de determinar sua capacidade térmica. Para tanto, utiliza uma fonte térmica, de potência constante, que fornece 30 calorias por segundo e constrói o gráfico a seguir. Q = P. ∆t Q = 30. 20 = 600 cal C = Q / ∆T C = 600 / 20 C = 15 cal/°C

4. Uma fonte térmica é utilizada, por imersão, para aquecer 200 g de água, durante um intervalo de tempo de 5 min, variando a temperatura da água em 30 o C. Se o calor específico da água é de 1 cal/go. C e 1 cal = 4, 18 J, determine a potência dessa fonte. m = 200 g ; ∆t = 5 min = 300 s ; ∆T = 30 o. C Q = m. c. ∆T Q = 200. 1. 30 Q = 6. 000 cal Q = 6. 000 x 4, 18 = 25. 080 J P = Q / ∆t P = 25. 080 / 300 P = 83, 6 W