A Calorimetria é um tema que costuma ser cobrado em provas de vestibulares e no Enem. Ela é a área da Física que estuda as trocas de energia térmica entre corpos.
É por meio dela que podemos determinar a quantidade de energia térmica necessária para que se observem variações de temperatura ou mudanças de estado físico no sistema.
Neste texto, explicaremos o conceito de Calorimetria, suas fórmulas mais importantes e, ao final, apresentaremos alguns exercícios de fixação para ajudar na compreensão do assunto.
O que é calorimetria?
Temperatura
Temperatura é o grau de agitação das moléculas. Quanto mais agitadas, maior a temperatura.
Moléculas mais agitadas no corpo quente e menos agitadas no corpo frio.
Escalas Termométricas
Existem diversas formas de mensurar a temperatura, mas as 3 escalas mais comum são: Kelvin, Celsius e Fahrenheit.
Dependendo da questão será necessário fazer a conversão de uma escala para outra. A equação que relaciona essas escalas é:
Onde, TC = temperatura em graus Celsius, TF = temperatura em graus Fahrenheit e TK = temperatura em Kelvin.
Escalas termométricas com valores de temperatura do ponto de fusão e ponto de ebulição da água
Calor
Calor é a energia trocada entre dois corpos que pode ou não acarretar em mudança da temperatura.
Calor Sensível
Tipo de calor que provoca variação na temperatura do corpo.
Calculado através da equação Q = m.c.ΔT = C.ΔT, onde m é a massa do corpo, c é o calor específico do material, C é a capacidade térmica do corpo e ΔT é a variação de temperatura.
Unidade usual: cal (caloria). Unidade no SI: J (joule).
Capacidade Térmica: característica do corpo que determina o “quão rápido o corpo esquenta ou esfria”.
Calculado pela relação: C = m.c, onde m é a massa do corpo e c é o calor específico.
Unidade usual: cal/ºC. Unidade no SI: J/K
Calor específico: característica da substância de que o material é feito. Unidade usual: cal/gºC.
Unidade no SI: J/ kg.K.
Calor Latente
Tipo de calor que provoca mudança de estado físico do corpo.
Fórmula: Q = m.L, onde m é a massa do corpo e L é o calor latente de fusão ou de ebulição.
Unidade usual: cal (caloria). Unidade no SI: J (joule).
Note que, as mudanças de estado que ocorrem com perda de calor apresentam calores latentes negativos (solidificação e condensação).
Nas partes inclinadas o calor é Sensível e nas partes horizontais o calor é Latente
Equilíbrio Térmico
O equilíbrio térmico ocorre quando os corpos que compõem o sistema analisado estão com temperaturas iguais. Se um corpo está mais quente que o outro e existe interação entre eles, o corpo mais quente cede calor para o corpo menos quente.
Ex.: O sistema copo-café quente está em equilíbrio térmico a partir do momento em que o copo esquentou e ficou com a mesma temperatura do café.
Lembrar: A soma das quantidades de calor trocadas entre os corpos deve ser igual a zero.
Veja também o vídeo do nosso canal sobre calorimetria
Exercícios
1. (UEL-PR) O homem utiliza o fogo para moldar os mais diversos utensílios. Por exemplo, um forno é essencial para o trabalho do ferreiro na confecção de ferraduras. Para isso, o ferro é aquecido até que se torne moldável. Considerando que a massa de ferro empregada na confecção de uma ferradura é de 0,5 kg, que a temperatura em que o ferro se torna moldável é de 520 °C e que o calor específico do ferro vale 0,1 cal/g °C, assinale a alternativa que fornece a quantidade de calor, em calorias, a ser cedida a essa massa de ferro para que possa ser trabalhada pelo ferreiro. Dado: temperatura inicial da ferradura: 20 ºC.
a) 25
b) 250
c) 2500
d) 25000
e) 250000
2. (UPE) Um bloco de ferro de 500 g a 42°C é deixado num interior de um recipiente de capacidade térmica desprezível, contendo 500 g de água a 20°C. Qual é a temperatura final de equilíbrio? Dados: Calor Específico do Ferro: cFe = 0,1 cal/g°C, Calor Específico da Água: cágua = 1 cal/g°C.
a) 10°C
b) 12°C
c) 15°C
d) 20°C
e) 22°C
3. (UNESP) Uma bolsa térmica com 500 g de água à temperatura inicial de 60°C é empregada para tratamento da dor nas costas de um paciente. Transcorrido um certo tempo desde o início do tratamento, a temperatura da água contida na bolsa é de 40°C. Considerando que o calor específico da água é 1 cal/(g·°C), e supondo que 60% do calor cedido pela água foi absorvido pelo corpo do paciente, a quantidade de calorias recebidas pelo paciente no tratamento foi igual a
a) 2 000.
b) 4 000.
c) 6 000.
d) 8 000.
e) 10 000.
Gabarito
- D
- E
- C
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