CALORIMETRIA
Se colocamos em contato um corpo quente e outro frio,
eles, depois de algum tempo, atingem uma temperatura
comum, intermediária entre suas temperaturas iniciais.
Durante esse processo, ocorre uma passagem de calor do
corpo mais quente para o mais frio.Que transformações o
fluxo de calor provoca no interior de cada corpo? Do
ponto de vista microscópico, ou seja, a nível
molecular, o que é o calor?
Já vimos que a temperatura é uma medida da energia
cinética média das moléculas. Quando os dois corpos são
postos em contato, dá-se o encontro, na superfície que
os separa, das moléculas velozes do corpo quente com as
moléculas lentas do corpo frio.
Em decorrência dos choques, as moléculas rápidas
perdem velocidade e as lentas ficam mais velozes.
Com o passar do tempo, esse processo se estende
também para o interior de ambos os corpos, até
que os dois diferentes tipos de moléculas fiquem,
em média, com a mesma energia cinética.
No final do processo, as moléculas do corpo frio
apresentam mais energia cinética do que tinham
de início; com as moléculas do corpo quente,
ocorre o contrário. No conjunto, há uma passagem
de energia do corpo quente para o corpo frio.
O calor é, portanto, uma transferência de
energia entre dois corpos que inicialmente
apresentam temperaturas diferentes. Em outras
palavras, o calor é energia em trânsito.
A energia que um corpo absorve sob a forma de calor
permanece dentro dele e faz sua energia interna
aumentar. A energia interna é igual à soma das energias
de todas as moléculas de um corpo. Também podemos
aumentar a temperatura de um corpo sem pô-lo em contato
com um objeto mais quente. Por exemplo, é possível
esquentar a água simplesmente agitando-a. Nesse caso, o
trabalho que nossa força realiza para vencer o atrito
interno do líquido faz aumentar sua energia interna e
eleva sua temperatura.
CAPACIDADE TÉRMICA
Suponha que uma quantidade de calor igual a 100 cal
fosse fornecida a um corpo A e que sua temperatura se
elevasse de 20oC. Entretanto, fornecendo-se a mesma
quantidade de calor (100 cal) a um outro corpo B,
poderemos observar uma elevação de temperatura
diferente, por exemplo, de 10oC (fig.12-12).
Portanto, fornecendo a mesma quantidade de calor a
corpos diferentes, eles, em geral, apresentam variações
diferentes em suas temperaturas. Para caracterizar este
comportamento dos corpos, define-se uma grandeza,
capacidade térmica, do seguinte modo:
Se um corpo recebe uma quantidade de calor Q e sua
temperatura varia de t, a capacidade térmica deste
corpo é dada por
C = Q
t
Para aumentar de um mesmo número de graus Celsius a temperatura de
dois corpos constituídos da mesma substância , devemos fornecer-lhes
energias proporcionais a suas massas . A capacidade térmica é, portanto,
diretamente proporcional à massa.
C = c.m
onde c é o calor específico da substância que constitui o corpo
Para m = 1 g , a capacidade térmica é igual ao calor específico .
Podemos então interpretar calor específico como a capacidade
térmica de uma unidade de massa.
Igualando as duas equações, já apresentadas, obtemos :
Q = c.m ou Q = m.c.t
t
A energia que é necessária fornecer a um corpo
para aumentar a sua temperatura é diretamente
proporcional a seu calor específico, a sua massa
e à variação de sua temperatura .
1 Caloria é a quantidade de calor que deve ser
fornecida a 1 g de água para que sua temperatura
se eleve de 1oC
CALORÍMETRO
Calorímetro é um aparelho usado na medida do calor trocado entre corpos
colocados em seu interior, podendo-se obter, como resultado desta medida, o
calor específico de uma substância qualquer envolvida em uma experiência.
PRINCÍPIO DE TROCA DE CALOR
Quando um ou mais corpos são colocados no interior de um calorímetro,
sendo suas temperaturas diferentes da temperatura dos corpos aí existentes,
haverá troca de calor entre eles, até que o equilíbrio térmico seja alcançado.
Como já vimos, não há entrada nem saída de calor do calorímetro. Então,
pelo Princípio de Conservação da Energia, concluímos que, após ser atingido
o equilíbrio térmico:
o calor total liberado pelos corpos que se esfriaram é igual ao calor total
absorvido pelos corpos que se aqueceram.
calor cedido = calor absorvido
O poder calorífico, ou calor de combustão, mede a
quantidade de calor produzida pela combustão completa
de uma unidade de massa (ou de volume) de combustível.
Ele é medido em joules por quilograma (J/kg ou cal/g)
se o combustível é sólido ou líquido, e em joules por
metro cúbico (J/m3) se este é gasoso.
Também é possível produzir calor através de reações
nucleares. Numa central nuclear, por exemplo, o calor
provém da fissão (ruptura) de núcleos de urânio. A
quantidade de energia liberada por unidade de massa é
muito maior do que a obtida de reações químicas. A
fissão de 1kg de urânio produz uma energia alguns
milhões de vezes maior do que a liberada pela combustão
de uma igual massa de
O poder calorífico também se refere aos alimentos. O carbono e o
hidrogênio que eles contêm, ao reagir com o oxigênio que
respiramos, liberam energia utilizável. Essa energia torna possíveis
os processos vitais (a respiração, os batimentos cardíacos,...) permite
manter a temperatura do corpo mais alta que a do ambiente e
possibilita a realização de atividades físicas e intelectuais.
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