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Calorimetria (2017)

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  • 1. • Considere dois corpos, A e B, em diferentes temperaturas θA > θB. • Ao aproximá-los, verifica-se que a energia térmica é transferida de A para B. • Essa energia térmica em trânsito ao ser atingido o equilíbrio térmico, isto é, quando as temperaturas se igualam. Observe que há passagem de energia do corpo A para o corpo B, até as temperaturas se igualarem.
  • 2. Essa energia térmica em trânsito é denominada calor. Calor é a energia térmica em trânsito devido à diferença de temperatura existente, fluindo espontaneamente do sistema de maior para o de menor temperatura.
  • 3. Para medir as quantidades de calor utilizaremos a unidade SI joule (J) ou outra, muito comum em Termologia, que é a caloria (cal) 1 caloria = 4,2 joules
  • 4. • Se levarmos ao fogo água líquida na temperatura ambiente, verificamos que ela se aquece, isto é, sofre uma elevação de temperatura.
  • 5. • Entretanto, se fizermos um experimento sob pressão normal (1 atm) com um bloco de gelo a 0 °C, constatamos que ele derrete, isto é, se transforma em líquido, mas sua temperatura não se modifica até que o bloco inteiro derreta.
  • 6. Assim, podemos definir: • Quando o efeito produzido é tão-somente a variação de temperatura. Calor sensível • Quando o efeito é a mudança de estado, mantendo-se constante a temperatura do corpo. Calor latente
  • 7. Assim, podemos definir: • Quando o efeito produzido é tão-somente a variação de temperatura. Calor sensível
  • 8. Assim, podemos definir: • Quando o efeito é a mudança de estado, mantendo-se constante a temperatura do corpo. Calor latente
  • 9. A quantidade de calor Q recebida (ou cedida) por um corpo é diretamente proporcional à sua massa m e à variação de temperatura Δθ sofrida pelo corpo. Resumidamente: Q=m.c.Δθ Onde: • Q é a quantidade de calor recebida ou cedida • m é a massa • c é o calor específico da substância • ∆θ é a variação da temperatura
  • 10. A quantidade de calor Q recebida (ou cedida) por um corpo é diretamente proporcional à sua massa m e à variação de temperatura Δθ sofrida pelo corpo. Resumidamente: Q=m.c.Δθ Observe que: • Se Q > 0 o corpo recebeu (ganhou) calor (Δθ > 0) • Se Q < 0 o corpo cedeu (perdeu) calor ((Δθ < 0)
  • 11. Você já percebeu que perto do meio dia na beira da praia podemos observar que a areia está a uma temperatura mais alta que a água do mar? Veja o exemplo a seguir e tire suas próprias conclusões:
  • 12. A B Dificuldade para variar a temperatura de um corpo!!!
  • 13. Por que a areia fica mais quente que a água do mar??? ????
  • 14. Capacidade térmica é a quantidade de calor que um corpo necessita perder ou absorver para que sua temperatura sofra uma variação unitária (1º C). Resumidamente: C= Q Δθ Mas como Q = m.c.Δθ, então: C = m.c Onde: • C é a capacidade térmica do corpo • m é a massa • c é o calor específico da substância A perda ou absorção de calor é diretamente proporcional à Capacidade Térmica do corpo.
  • 15. R.20 Um corpo de massa 200 g é constituído por uma substância de calor específico 04 cal/gºC. Determine: a) a quantidade de calor que o corpo deve receber para que sua temperatura varie de 5 °C para 35 °C; b) a quantidade de calor que o corpo deve ceder para que sua temperatura diminua de 15 °C; c) a capacidade térmica desse corpo. R.21 A temperatura de 100 g de um líquido, cujo calor específico é 0,5 cal/gºC sobe de -10ºC até 30 °C. Em quantos minutos será realizado esse aquecimento com uma fonte que fornece 50 calorias por minuto para esse líquido?
  • 16. R.22 Um corpo de massa 200 g é aquecido por uma fonte de potência constante e igual a 200 calorias por minuto. O gráfico mostra como varia, no tempo, a temperatura do corpo. Determine a capacidade térmica C do corpo e o calor específico c da substância que o constitui. Exercícios página 80: 50-51-52-53-54-55
  • 17. 1. Um bloco de ferro, de massa 1 kg, é resfriado de 100°C para 20°C. Dado o calor específico do ferro igual a 0,11 cal/gºC. Calcule: a) a quantidade de calor sensível que o bloco deve ceder; b) a capacidade térmica do bloco. 2. O diagrama temperatura x tempo da figura re-fere-se ao que acontece quando uma barra de metal de 100 g de massa recebe calor de uma fonte de potência constante à razão de 200 cal/min. Com base nessas informações, determine: a) a quantidade de calor sensível recebida pela barra nos 5 minutos iniciais; b) o calor específico do metal.
  • 18. Considere dois corpos, A e B, com temperaturas diferentes (θA > θB) no interior de um recipiente termicamente isolado e de capacidade térmica desprezíve. Haverá transferência de calor do corpo A para o corpo B até que os dois corpos atinjam o equilíbrio térmico.
  • 19. Quando dois ou mais corpos trocam calor entre si, até estabelecer-se o equilíbrio térmico, é nula a soma das quantidades de calor trocas por eles. O líquido A, a 40ºC, ao ser misturado com o líquido B, a 20ºC, fornece calor a ele, de modo que a mistura dos dois tem uma temperatura de equilíbrio de 32ºC. QA + QB = 0
  • 20. É importante destacar que: • Quando os recipientes trocam calor com um líquido, devemos considerar sua capacidade térmica. • Os calorímetros são recipientes termicamente isolados do ambiente externo. • Um recipiente que não admite absolutamente nenhuma troca de calor com o meio externo é dito adiabático.
  • 21. R.23 Um broche de prata de massa 20 g a 160 °C é colocado em 28 g de água inicialmente a 30 °C. Qual será a temperatura final de equilíbrio térmico, admitindo trocas de calor apenas entre a prata e a água? Dados: calor específico da prata 0,056 cal/gºC; calor específico da água 1,0 cal/gºC. R.24 Num calorímetro de capacidade térmica 8,0 cal/°C, inicialmente a 10 °C, são colocados 200 g de um líquido de calor específico 0,4 cal/gºC. Verifica-se que o equilíbrio térmico se estabelece a 50 °C. Determine a temperatura inicial desse líquido. R.25 No interior de um calorímetro de capacidade térmica 6,0 cal/°C encontram-se 85 g de um líquido a 18 °C. Um bloco de cobre de massa 120 g e calor específico 0,094 cal/gºC, aquecido a 100 °C, é colocado dentro do calorímetro. O equilíbrio térmico se estabelece a 42 °C. Com base nessas informações, determine o calor específico do líquido.
  • 22. Exercícios página 84: 56-57-58-59-60-61
  • 23. 3. O alumínio tem calor específico igual a 0,20 cal/gºC e a água líquida, 1,0 cal/gºC. Um corpo de alumínio, de massa 10 g e à temperatura de 80ºC, é colocado em 10 g de água à temperatura de 20ºC. Considerando que só há tro- cas de calor entre o alumínio e a água, determine a temperatura final de equilíbrio térmico. 4. Um corpo de massa 200 g a 50ºC, feito de um material desconhecido, é mergulhado em 50 g de água líquida a 90ºC. O equilíbrio térmico se estabelece a 60 ºC. Sendo 1,0 cal/gºC o calor específico da água, e admitindo só haver trocas de calor entre o corpo e a água, determine o calor específico do material desconhecido.
  • 24. 5. (UFPE) Um calorímetro, de capacidade térmica desprezível, contém 100 g de água a 15 °C. Adiciona-se no interior do calorímetro uma peça de metal de 200 g, à temperatura de 95 °C. Verifica-se que a temperatura final de equilíbrio é de 20 °C. Qual o calor específico do metal, em cal/g °C? 6. No interior de um calorímetro são misturados 300 g de água a 80o C com 700 g de água a 10o C. Qual é a temperatura final da mistura? Despreze a capacidade calorífica do calorímetro. 7. (OSEC-SP) Num calorímetro, contendo 200 g de água a 10o C, coloca-se um bloco de ferro, de 500 g, a 110o C. Sendo 0,11 cal/g º C o calor específico do ferro e desprezando-se o calor absorvido pelo calorímetro, calcule a temperatura de equilíbrio do sistema.
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