FÍSICA - PROJETO REVISÃO 2015
MW
TROCAS DE CALOR
Calorímetro real
Capacidade calorífica
Potência Térmica
PROFESSOR JOSÉ LUIZ
Calorímetro
Recipiente termicamente isolado
que evita troca de calor entre o seu
conteúdo e o meio externo.
Em princípio, um calorímetro ideal
não deveria trocar calor com os
corpos de seu interior, mas na
prática isso ocorre. Portanto, em
alguns casos, vamos considerar a
capacidade térmica do calorímetro
real no equacionamento da troca
de calor.
Trocas de calor
Num sistema de vários corpos, termicamente isolados do meio
externo, a soma das quantidades de calor por eles trocados é
igual a zero.
Para um sistema de n corpos, escrevemos:
No caso de o sistema não estar termicamente isolado ou de o
calorímetro não ser ideal, devemos levar em conta a troca de
calor dos corpos com o ambiente.
Capacidade calorífica =
Capacidade térmica
 Quando dois ou mais corpos cedem ou absorvem
quantidades iguais de calor, a variação de temperatura
por eles sofrida é, em geral, diferente uma da outra.
Essa relação dá origem ao conceito de capacidade
calorífica (C) de um corpo. Se um corpo cede ou
recebe uma quantidade de calor Q e sua temperatura
sofre uma variação Δθ, a capacidade calorífica (C)
desse corpo é, por definição, a razão:
POTÊNCIA TÉRMICA OU FLUXO DE CALOR (Φ)
Potência de uma Fonte Térmica
Considere uma chaleira cheia de água sendo aquecida pela chama do fogão.
O aquecimento ocorre mais rapidamente quando a chama está alta ou
baixa?
É claro que é com a chama alta, que tema maior potência térmica.
A potência térmica ou fluxo de calor 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 num intervalo de tempo , faz-se a razão entre as
grandezas:
A potência é dada no SI por watt (W), mas usualmente tem-se: cal/s - cal/min
- kcal/min.
Vamos
Exercitar?
Exercício 1
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.
A capacidade térmica do corpo é:
a) 15 cal/°C
b) 20 cal/°C
c) 30 cal/°C
d) 40 cal/°C
e) 50 cal/°C
Resolução:
Para determinar a capacidade térmica, deve-se
determinar o calor recebido para a variação de
temperatura de 40 °C.
Q = P . Δt
Q = 30 . 20 = 600 cal
Exercício 2
Uma barra de cobre de massa 200g é retirada do
interior
de
um
forno,
onde
estava
em equilíbrio térmico, e colocada dentro de um
recipiente de capacidade térmica 46 cal/°C que
contém 200 g de água a 20°C. A temperatura
final de equilíbrio é de 25°C. Qual a temperatura
do forno, em °C? Dado: C = 0,03 cal/g°C.
cobre
Resolução
Agora o recipiente participa da troca de calor (Q2), logo:
Q1 + Q2 + Q3 = 0, sendo t a temperatura inicial do cobre (a mesma do forno)
Q1 = 200.0,03 (25- t)
Q2 = 46(25-20) = 230 cal (uma vez que 46 é a capacidade térmica = m.c )
Q3 = 200.1.(25-20) = 1000cal
Assim:
6(25- t)+230+1000=0
150 – 6t = -1230
- 6t = - 1230 - 150
- 6t = -1380
t = -1380/(-6)
t = 230°C
BOM ESTUDO!