Como calcular o calor específico?

O calor específico é um conceito que está inserido dentro de Calorimetria, que uma área da física que estuda trocas de calor entre corpos e suas vizinhanças. A calorimetria está presente em diversos setores do nosso cotidiano, como por exemplo, a maneira que a garrafa térmica mantém a temperatura do líquido dentro desta. Para compreendermos bem a calorimetria, devemos saber o que é esse calor entre os corpos. Antes de tudo, não confunda temperatura com calor. Temperatura é o grau de agitação das moléculas, quanto mais aumentamos a agitação, mais aumentamos também a temperatura, o que ocorre com os termômetros. Já calor é uma forma de energia, que é trocada entre dois corpos podendo ou não ocorrer mudança de temperatura.

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Calorimetria

Para entendermos melhor o que é o calor específico, vamos falar um pouco de onde este se encontra inserido. A calorimetria é uma área da física que esclarece os fenômenos ligados a temperatura e calor. A temperatura, microscopicamente, é o grau de agitação descrito por moléculas e átomos de um corpo, já macroscopicamente, percebe-se a temperatura nas sensações de quente e frio, que podem ser representado por escalas termométricas (formas de medir a temperatura), temos atualmente, três tipos de escala, Celsius ( 0ºC – 100ºC ), Fahrenheit (32°F – 212ºF) e a escala Kelvin ( 273k – 373k ). O calor é uma forma de energia, essa energia consiste em uma mudança transitória entre corpos, a energia trocada entre corpos pode ou não ter mudanças de temperatura. Uma transferência de calor pode ocorrer por condução, convecção ou por irradiação. O calor sensível é aquele que é capaz de ocorrer variação de temperatura, podendo ou não alterar suas dimensões. No Sistema Internacional (SI), a unidade de quantidade de calor é chamada de Joule (J), mas na prática se usa a chamada caloria (cal). Essas duas unidades possuem a seguinte relação:

1 cal = 4,18 J

Dentre as formas de calor, temos o calor especifico que é uma característica da substância de que o material é feito. Leia também o texto sobre Calor e temperatura

Equação fundamental da Calorimetria

Experimentalmente, verificou-se que a quantidade de calor fornecida a um corpo se relaciona com a massa e a variação de temperatura que ocorre pela substância. A quantidade de calor sensível que é cedido ou recebido por um corpo pode ser calculada através da Equação Fundamental da Calorimetria, sendo esta:

Q = m.c.ΔT

Temos: Q: quantidade de calor fornecido ou recebido (J ou cal)m: massa do corpo (kg ou g)c: calor específico [J/(kg. K)] ou [cal/(g.ºC)]ΔT: variação de temperatura sofrida pela substância, ou seja, a temperatura final menos a temperatura inicialComo mencionado, esta equação permite relacionar o calor com massa e variação de temperatura de uma substância. Esse calor (Q) pode ser positivo ou negativo. como calcular o calor específico

Para medir uma quantidade de calor usamos um instrumento chamado de calorímetro, que é um aparelho isolado termicamente do ambiente externo, utilizado em laboratórios para medir a quantidade de calor trocado entre corpos com temperaturas distintas. Esse instrumento também é usado para determinar o calor especifico das substâncias. [caption id="attachment_181605" align="aligncenter" width="372"]

Imagem 1. Calorímetro em plástico e alumínio para ilustrar o conteúdo sobre como calcular o calor específico

Imagem 1. Calorímetro em plástico e alumínio[/caption]

O que é calor específico?

Vimos na Equação fundamental da Termodinâmica, a presença do chamado calor específico, representado pela letra c, que é uma constante de proporcionalidade desta equação. O calor específico também chamado de capacidade calorífica específica é uma grandeza que define a quantidade de calor que existe em um corpo no que diz respeito a variação de temperatura. Essa unidade de medida é baseada com referência na água pura a 25ºC e 1 atm sendo o valor do calor específico da água 1,0 cal / g ºC.Definição de calor específico – quantidade de calor necessário para elevar a temperatura em 1ºC de 1,0 g de determinada substância. Definição de calor específico molar – para quantidade de substância determinada em mol, ou seja, quantidade de calor necessário para elevar a temperatura em 1ºC de 1 mol de determinada substância. Importante!O calor específico indica o calor necessário para 1ºC, ou seja, pode ocorrer tanto aumento, quanto diminuição da temperatura de um corpo. Temos também a chamada capacidade térmica, que é a quantidade de calor que existe em um corpo relacionado a variação de temperatura sofrida. Que no caso, é totalmente diferente do calor específico, que depende apenas da substância. Já a capacidade térmica, depende da massa do corpo também. como calcular o calor específico

O calor específico é uma constante para cada material em determinado estado físico, ou seja, caracteriza uma substância em um estabelecido estado físico. Depende do material a qual é feito. No Sistema Internacional (SI) é medido em J / (Kg . k) (Joule / quilograma . kelvin), mas usualmente usamos cal / (g . ºC) (caloria / grama . grau celsius).

Tabela de calor específico para algumas substâncias

A seguir temos uma tabela com o calor específico de algumas substâncias. como calcular o calor específico

Com base na tabela acima, vemos que o calor específico da água é maior do que as das outras substâncias, por isso, ela é usada para refrigeração de motores de automóveis, pois o alto calor específico permite receber grande quantidade de calor, sem alterar sua temperatura.

Como calcular?

Para calcular o calor específico (c), usaremos a equação fundamental da calorimetria, em que tem esta constante inserida em sua fórmula.

Q = m.c.ΔT

Para acharmos o calor específico, basta rearranjar a equeção, da seguinte maneira:

c =

Vejamos com exemplos: Exemplo 1: (PUC-RS) Um corpo A, homogêneo, de massa 200 g, varia sua temperatura de 20 ºC para 50 ºC ao receber 1200 calorias de uma fonte térmica. Durante todo o aquecimento, o corpo A mantém-se na fase sólida. Um outro corpo B, homogêneo, constituído da mesma substância do corpo A, tem o dobro da sua massa. Qual é, em cal/gºC, o calor específico da substância de B? a) 0,1 b) 0,2 c) 0,6 d) 0,8 e) 1,6 esolução: Usando a equação do calor sensível, podemos determinar o calor específico do material A.Q = m.c.ΔT1200 = 200 . c . (50-20)1200 = 200 .c.301200 = 6000 .cc = 1200 ÷ 6000 = 0,2 cal/g°CLetra B. Podemos afirmar que o calor específico do corpo B será o mesmo do corpo A, pois ambos são constituídos da mesma substância e como sabemos o calor específico é constante para cada substância. Exemplo 2:(Uerj 2010) A tabela a seguir mostra apenas alguns valores, omitindo outros, para três grandezas associadas a cinco diferentes objetos sólidos:– massa;– calor específico;– energia recebida ao sofrer um aumento de temperatura de 10 oC.

Objetos	m (g)	c (cal.g-1.oC-1)	Q (cal)
I		0,3	300
II		0,2	400
III	150		450
IV	150	0,4
V	100	0,5

A alternativa que indica, respectivamente, o objeto de maior massa, o de maior calor específico e o que recebeu maior quantidade de calor é: a) I, III e IV b) I, II e IV c) II, IV e V d) II, V e IV Resolução:Letra D. Como Q = m.c.ΔT, teremos: I. 300 = mɪ x 0,3 x 10 ⇒ mɪ = 100 g II. 400 = mɪɪ x 0,2 x 10 ⇒ mɪɪ = 200 g III. 450 = 150 x cɪɪɪ x 10 ⇒ cɪɪɪ = 0,3 cal.g-1.oC-1 IV. Q = 150 x 0,4 x 10 ⇒ Qɪᴠ = 600 cal V. Q = 100 x 0,5 x 10 ⇒ Qᴠ = 500 cal Preenchendo a tabela, vem:

Objetos	m (g)	c (cal.g-1.oC-1)	Q (cal)
I	100 g	0,3	300
II	200 g	0,2	400
III	150	0,3	450
IV	150	0,4	600
V	100	0,5	500

Objeto de maior massa: II.Objeto de maior calor específico: V.Objeto que recebeu maior quantidade de calor (Q): IV. Veja também o vídeo do nosso canal sobre calorimetria E aí, o que achou do texto sobre como calcular o calor específico? Curtiu? Então vem estudar com a gente! Conheça o nosso cursinho preparatório para o Enem!