Calorimetria

Calor

É a energia em trânsito de um corpo para outro devido a diferença de temperatura entre eles.

Observações:

1. Os corpos são formados por moléculas, que podem ser consideradas como pequenas esferas rígidas.

2. A temperatura de um corpo é proporcional à energia cinética média de suas moléculas.

3. A energia cinética das moléculas de um corpo não recebe o nome de calor. Esse termo só se aplica quando essa energia se transfere de um corpo para outro. 

4. Dois corpos diferentes, à mesma temperatura inicial, recebendo iguais quantidades de calor, atingem temperaturas diferentes.

5. Num sistema termicamente isolado, o calor cedido por um corpo A para um corpo B, é igual ao calor recebido pelo corpo B do corpo A.

6. A unidade internacional de calor é o Joule (J), mas na prática utiliza-se muito a caloria (cal) e a quilocaloria (kcal).  Caloria é a quantidade de calor que precisamos fornecer a 1 grama de água, para elevar a sua temperatura de 14,5ºC para 15,5ºC.

7. Pelas observações acima você pode perceber que calor e temperatura são conceitos distintos.

Calor Específico de uma Substância

Representa a quantidade de calor Q que devemos fornecer a 1 grama da substância considerada, para elevar sua temperatura de 1ºC. Onde:

m → massa;

∆T → variação da temperatura;

Unidade Prática: cal/gºC.

Capacidade Térmica de um Corpo

É a grandeza física que representa a capacidade de um corpo de receber (ou ceder) calor, dada pelo quociente entre a quantidade de calor Q e a diferença de temperatura sofrida pelo corpo.

􀃖 Observação:

A capacidade térmica de um corpo é inversamente proporcional a variação de temperatura.

Calor Sensível

É a designação que recebe a quantidade de calor absorvido (ou cedido) por um corpo, quando ocorre variação de temperatura do corpo sem haver mudança de estado físico.

Calor Latente

É a designação que recebe a quantidade de calor absorvido (ou cedido) por um corpo, enquanto ocorre uma mudança de estado físico de agregação, sem que ocorra variação de temperatura.

Princípio da Transformações Inversas

“A quantidade de calor absorvido ou recebido por um corpo numa dada transformação é numericamente igual à quantidade de calor cedida ou recebida na transformação inversa.” Assim, se 1g de gelo absorve 80 cal para sua completa fusão, sob 1 atm, também 1g de água a 0ºC, libera 80 cal para sua completa solidificação.

Princípio Fundamental da Calorimetria

Consideremos um sistema termicamente isolado, onde se tem dois corpos A e B, em temperaturas distintas. Haverá transferência de calor entre eles, até que se tenha atingido o equilíbrio térmico. “A quantidade de calor cedido por um corpo é igual à quantidade de calor recebido pelo outro.” Adotaremos o seguinte sinal algébrico: 

Q > 0 ⇒ calor recebido pelo corpo;

Q < 0 ⇒ calor cedido pelo corpo.

Ao entrar em equilíbrio térmico, o corpo A ganhou ou perdeu calor (∆QA) e o corpo B ganhou ou perdeu calor (∆QB).

Influência da Temperatura sobre a Resistência

Conforme o circuito acima verificamos que através do mesmo circula uma corrente cujo valor é indicado pelo amperímetro. Se aproximarmos da resistência uma fonte de calor notaremos uma variação da corrente no amperímetro. Como a tensão permaneceu constante no circuito, conclui-se que a resistência variou com a variação da temperatura. Conforme a variação da resistência elétrica em função da temperatura, dividimos esse comportamento em três tipos:

Condutores metálicos; Ligas metálicas e Condutores especiais. Assim observa-se que nos condutores metálicos, com o aumento da temperatura houve um aumento de sua resistividade e, conseqüentemente, da resistência elétrica do mesmo. Há determinados materiais que quando abaixamos sua temperatura, sua resistividade fica muito próxima de zero, que é o caso dos materiais supercondutores.

Em função dessas observações é que os materiais foram classificados através de um coeficiente chamado de coeficiente de temperatura. Dessa forma temos a expressão matemática capaz de fornecer a variação de resistência em função da resistência inicial, coeficiente de temperatura e variação de temperatura.