AULA 05
TERMOMETRIA E CALORIMETRIA
1- TEMPERATURA
Todos os corpos são constituídos de partículas, a olho
nu nos parece que essas partículas estão em repouso,
porém as mesmas têm movimento. Quanto mais
agitadas elas estiverem maior será a temperatura do
corpo, portanto, definimos temperatura de um corpo
como sendo a energia cinética média de suas partículas.
CALOR É ENERGIA TÉRMICA EM
TRÂNSITO DE UM CORPO PARA
OUTRO, DEVIDO A UMA DIFERENÇA
DE TEMPERATURA.
4- CALOR SENSÍVEL E LATENTE
2- ESCALAS TERMOMÉTRICAS
C −0
F − 32
C
F − 32
=
⇒
=
100 − 0 212 − 32
100
180
C F − 32
=
5
9
Esta equação transforma indicação de temperatura na
escala Celsius em indicação de temperatura na escala
Fahrenheit.
C −0
K − 273
C
K − 273
=
⇒
=
100 − 0 373 − 273 100
100
Observe a figura e perceba que inicialmente temos gelo
a –10 ºC e quando fornecemos uma quantidade de calor
QS sua temperatura aumenta até 0 ºC sem derretimento
do mesmo e quando fornecemos uma quantidade de
calor QL há derretimento do gelo sem alterar a sua
temperatura.
Chamamos QS de calor sensível. Calor sensível é o
responsável pelo aquecimento ou resfriamento das
substâncias. Toda vez que houver uma variação de
temperatura num corpo este ganha ou perde calor
sensível.
Chamamos QL de calor latente. Calor latente é o
responsável apenas pela mudança de estado das
substâncias.
5- CAPACIDADE TÉRMICA (C)
A capacidade térmica de um corpo é a medida de sua
inércia térmica, ou seja, representa a tendência que os
corpos têm em manter sua temperatura, ou a resistência
à mudança de temperatura.
C=
C = K − 273
3- CALOR
Os corpos A e B da figura são colocados em contato e
espontaneamente há passagem de energia térmica do
corpo de maior temperatura (A) para o de menor
temperatura (B), assim sendo, a temperatura do corpo A
diminui e a temperatura do corpo B aumenta, até que as
duas se igualem, neste momento dizemos que os corpos
atingiram o equilíbrio térmico. A energia térmica
transferida de A para B recebe durante a transferência o
nome de calor. Portanto:
Q
∆θ
A capacidade térmica de um corpo representa a
quantidade de calor necessária para variar a temperatura
de um corpo de uma unidade.
Unidade:
[C ] = cal
ºC
6- CALOR ESPECÍFICO SENSÍVEL(c).
O calor específico sensível de uma substância é a
medida de sua inércia térmica, corresponde à capacidade
térmica por unidade de massa dessa substância.
c=
C
Q
=
m m ∆θ
Substâncias que têm valor baixo de calor
específico são substâncias que são aquecidas ou
resfriadas rapidamente, a areia é um bom exemplo.
Substâncias que têm valor alto de calor específico não
são aquecidas ou resfriadas rapidamente, a água é uma
das substâncias que têm um dos maiores valores de calor
específico.
Unidade:
[c ] =
cal
gº C
TABELA DE CALOR ESPECÍFICO
Substância
Calor específico
Cal/gºC
Acetona
0,52
Alumínio
0,22
Água
1,0
Chumbo
0,031
Cobre
0,092
Concreto
0,2
Ferro
0,11
Latão
0,092
Ouro
0,031
Prata
0,056
Vidro
0,2
7- QUANTIDADE DE CALOR SENSÍVEL
Quantidade de calor necessária para aquecermos ou
resfriarmos de ∆θ um corpo de massa m.
Q = m c ∆θ
8- MUDANÇAS DE ESTADO
A maioria das substâncias pode existir em três estados
de agregação: sólido, líquido e gasoso.
Fusão: mudança do estado sólido para o líquido.
Solidificação: mudança do estado líquido para o sólido.
Vaporização: mudança do estado líquido para o gasoso.
Condensação: mudança do estado gasoso para o líquido.
Sublimação: mudança do estado sólido para o gasoso ou
vice versa sem passar pelo estado líquido.
ºC, e numa panela de pressão a uma temperatura acima
de 100 ºC.
9- QUANTIDADE DE CALOR LATENTE
Quantidade de calor necessária para mudar de estado
físico um corpo de massa m.
Na mudança de estado físico de uma certa quantidade
(m) de uma substância verifica-se que a razão entre a
quantidade de calor (Q) e a massa (m) é uma constante,
denominada calor latente (L).
Q = mL
O calor latente (L) depende da substância e da mudança
de estado.
Tabela de Calor Latente (Pressão Normal)
Substância
Calor Latente
Calor Latente
de Fusão
de vaporização
cal/g
cal/g
Água
80
540
Alumínio
95
2500
Cobre
49
1200
Ferro
65
1600
Chumbo
6,8
200
Prata
24
560
10- SISTEMA TÉRMICO ISOLADO
Quando dois ou mais corpos com temperaturas
diferentes, são misturados, num recipiente isolado
termicamente, chamados de calorímetros, há trocas de
calor entre os corpos até ser atingido o equilíbrio
térmico. Durante o processo temos:
∑Q
cedido
+ ∑ Qrecebido = 0
EXERCÍCIOS DE AULA
A fusão e a vaporização são transformações
endotérmicas, isto é, ocorrem com ganho de calor.
A solidificação e a condensação são exotérmicas,
ocorrem com perda de calor.
A temperatura durante a mudança de estado não varia,
para uma dada pressão, por exemplo, a água sob pressão
normal ferve a 100ºC e se fornecermos mais energia
para essa água a sua temperatura não aumentará,
permanecendo sempre a 100 ºC.
A temperatura de mudança de estado das substâncias
depende da pressão. A água ferve ao nível do mar a 100
Assinale V para verdadeiro e F para falso as questões à
seguir:
QUESTÃO 01
1. Hoje, define-se temperatura como uma medida
do grau de agitação térmica das moléculas do
sistema.
2.
3.
4.
5.
Dois ou mais sistemas estão em equilíbrio
térmico, quando apresentam temperaturas
diferentes.
Termômetro é um aparelho que permite medir
diretamente a temperatura de um corpo.
Função termométrica de um termômetro é
expressão que relaciona os valores da grandeza
termométrica com os valores da temperatura.
As variações de temperatura nas escalas
Celsius (∆tC) e Fahrenheit (∆tF) relacionam-se
por
∆t C ∆t F
=
.
5
9
QUESTÃO 02
1. As variações de temperatura nas escalas
Celsius e Kelvin são iguais.
2. O zero absoluto é o estado térmico em que
todas as moléculas estão desprovidas de
energia e, portanto, em repouso.
3.
4.
5.
A equação
TC TF − 32
=
é uma relação
5
9
entre as temperaturas na escala Celsius e
Fahrenheit.
Calor é a energia que se transfere de um corpo
para outro quando entre os corpos há uma
diferença de temperatura.
Dois corpos que estejam em equilíbrio térmico
com um terceiro estão em equilíbrio térmico
entre si.
QUESTÃO 03
1. A cor vermelha brilhante está sempre associada
a altas temperaturas, como as lavas de um
vulcão. De fato, a cor da lava, assim como a
cor da chama de uma fogueira, está relacionada
à temperatura da radiação correspondente.
Dentro do espectro visível , as temperaturas
mais altas da chama estão mais próxima do
violeta do que do vermelho.
2. A cor de uma irradiação é uma das formas de
medir a temperatura.
3. Uma pessoa com 104 ºF não está com febre.
4. De acordo com o gráfico a água ferve a 190 ºX.
5.
Um corpo A sofre uma variação de temperatura
de 1 ºC e um outro corpo B de 1 ºF, logo a
variação de temperatura do corpo B é maior
que a variação de temperatura do corpo A.
QUESTÃO 04
1. As quantidades de calor que recebidas ou
cedidas por corpos de mesmo material e
mesma massa são diretamente proporcionais à
variação de temperatura.
2. As quantidades de calor que recebidas ou
cedidas por corpos de mesmo material em
massas
diferentes
são
inversamente
proporcionais às massas para igual variação de
temperatura.
3. Dois corpos diferentes à mesma temperatura
inicial, recebendo iguais quantidades de calor,
atingem temperaturas diferentes.
4. Uma caloria é a quantidade de calor necessária
para elevar de 14,5 ºC à 15,5 ºC a temperatura
de 1g de água no estado líquido.
5. Um sistema é termicamente isolado se as suas
fronteiras forem adiabáticas, isto é, não
permitirem a passagem de calor através delas.
QUESTÃO 05
1. Um corpo pode receber calor sem alterar sua
temperatura.
2. Para medir a temperatura de uma pessoa
devemos manter o termômetro em contato com
ela durante um certo tempo para que o
termômetro entre em equilíbrio térmico com a
pessoa.
3. Se um corpo recebe uma quantidade de calor
∆Q e sua temperatura de ∆t, a capacidade
térmica desse corpo é dada por
4.
5.
C=
∆Q
.
∆t
Corpos de um mesmo material e de massas
iguais, têm capacidades térmicas diferentes.
Capacidade térmica é uma característica do
corpo e representa a inércia térmica do mesmo.
QUESTÃO 06
1. Calor específico sensível é característica de
cada material e representa a inércia térmica
desse material.
2. Durante o dia a temperatura no deserto é muito
elevada e durante a noite sofre uma grande
redução. Isto ocorre em virtude do pequeno
calor específico da areia.
3. Quanto maior o calor específico de uma
substância mais ela se aquece ao receber uma
certa quantidade de calor.
4. A quantidade de calor que absorvida ou
liberada por um corpo de massa m e calor
específico c, quando sua temperatura varia de
∆t, pode ser calculada pela relação: Q = m.c.∆t.
QUESTÃO 07
1. Um bloco metálico está inicialmente a uma
temperatura de 20ºC. Recebendo uma
quantidade de calor de 330cal, sua temperatura
se eleva à 50ºC, logo o valor de sua capacidade
térmica é de 11cal/ºC, que significa que
devemos fornecer ao bloco 11cal para cada 1ºC
de elevação de sua temperatura.
2. A energia responsável em alterar a temperatura
de um corpo é chamada de calor sensível.
3. A energia responsável em alterar o estado
físico de uma substância é chamada de calor
latente.
4. Ao nível do mar, se fornecermos energia
térmica a um bloco de gelo a –10ºC, este
imediatamente começa a derreter.
5. Quando o gelo se derrete, verifica-se que ele
deve receber por grama, 80cal, mantendo-se à
temperatura constante em 0ºC, essa quantidade
(80cal/g) é denominada calor latente de fusão
do gelo.
QUESTÃO 08
(FUVEST-SP) Quantas calorias são necessárias para
aquecer 200 L de água, de 15°C a 60°C?
Dados: densidade da água = 1 kg/L e calor específico da
água = 1 cal/g°C. Qual a potência necessária para
realizar essa operação em 3 horas? Considere 1 cal = 4,2
J.
QUESTÃO 10
(UFMG) O gráfico a seguir mostra como variam as
temperaturas de dois corpos, A e B, cada um de massa
igual a 100 g, em função da quantidade de calor
absorvida por ele. Os calores específicos dos corpos A
(c A ) e B (c B) são respectivamente:
a) cA = 0,10 cal/g°C e cB = 0,30 cal/g°C
b) cA = 0,067 cal/g°C e cB = 0,20 cal/g°C
c) cA = 0,20 cal/g°C e cB = 0,60 cal/g°C
d) cA = 10 cal/g°C e cB = 30 cal/g°C
e) cA = 5,0 cal/g°C e cB = 1,7 cal/g°C
a) 9.102 cal e 3,2kW
b) 9.104 cal e 3,4kW
c) 9.106 cal e 3,5kW
d) 9.107 cal e 3,6kW
e) 9.108 cal e 3,7kW
QUESTÃO 11
QUESTÃO 09
(ITA) Num dia de calor, em que a temperatura ambiente
era de 30°C, João pegou um copo com volume de 200
cm3 de refrigerante à temperatura ambiente e mergulhou
nele dois cubos de gelo de massa 15 g cada um. Se o
gelo estava à temperatura de - 4°C e derreteu-se por
completo e supondo que o refrigerante tem o mesmo
calor específico que a água, a temperatura final da
bebida de João ficou sendo aproximadamente de:
a) 16ºC
b) 25ºC
c) 0ºC
d) 12ºC
e) 20ºC
(MACK) Na presença de uma fonte térmica de potência
constante, certa massa de água (c = 1 cal/g °C) sofreu
um acréscimo de temperatura durante certo intervalo de
tempo. Para que um líquido desconhecido, de massa
12,5 vezes maior que a da água, sofra o dobro do
acréscimo de temperatura sofrido por ela, foi necessário
o uso da mesma fonte durante um intervalo de tempo 6
vezes maior. Nessas condições, o calor específico do
líquido, em cal/g °C, é:
a) 0,24
b) 0,23
c) 0,22
d) 0,21
e) 0,20
QUESTÃO 12
(Cesgranrio) Num determinado equipamento industrial,
um líquido de calor específico 0,50 cal/g °C, entra a
20 °C e sai a 80 °C. Se a vazão desse líquido no
equipamento é de 50 kg/min, a potência térmica é, em
kcal/min, de:
um bloco de madeira cuja massa, comparada à da bala, é
praticamente infinita. Suponha que toda a energia
cinética da bala foi transformada em energia calorífica e
que esta energia foi utilizada exclusivamente para
aquecer a bala. Nestas condições, pode-se concluir que a
variação de temperatura sofrida pelo projétil foi, em ºC,
aproximadamente:
a) 2,0 x 102
b) 4,0 x 102
Dados: Cpb = 0,031 cal/g °C; 1 cal = 4,18 J
c) 1,0 x 103
d) 1,5 x 103
e) 2,0 x 103
a) 251
b) 231
c) 221
d) 261
e) 241
QUESTÃO 13
(PUC) Uma barra de alumínio, inicialmente a 20 °C,
tem, nessa temperatura, uma densidade linear de massa
igual a 2,8 x 10-3 g/mm. A barra é aquecida sofrendo
uma variação de comprimento de 3 mm. Sabe-se que o
alumínio tem coeficiente de dilatação linear térmica
igual a 2,4 x 10-5 °C-1 e seu calor específico é de 0,2
cal/g °C. A quantidade de calor absorvida pela barra é:
a) 35 cal
b) 70 cal
c) 90 cal
d) 140 cal
e) 500 cal
QUESTÃO 14
(MACK) Sabendo que uma caixa de fósforo possui em
média 40 palitos e que cada um destes palitos, após sua
queima total, libera cerca de 85 cal, para podermos
fundir totalmente um cubo de gelo de 40 g, inicialmente
a -10 °C, sob pressão normal, simplesmente com a
queima de palitos de fósforos, devemos utilizar um
mínimo de: Dados: cgelo = 0,5 cal/g °C; Lf = 80 cal/g;
cágua= 1,0 cal/g °C
a) 34 caixas
b) 8,5 caixas
c) 3,4 caixas
d) 2 caixas
e) 1 caixa
QUESTÃO15
(Cesesp-SP) Um revólver dispara uma bala de chumbo
de massa igual a 10 g e velocidade de 250 m/s contra
QUESTÃO 16
(F.C.Chagas_BA) Num calorímetro colocam-se 80,0 g
de água a 50,0 °C, 20,0 g de água a 30,0 °C e um pedaço
de cobre, à temperatura de 100,0 °C. O calor específico
da água é constante e igual a 1,0 cal/g °C. O pedaço de
cobre tem capacidade térmica igual a 2,0 cal/ °C.
Desprezando-se as trocas de calor tanto entre o
calorímetro e o exterior como entre o calorímetro e a
mistura, qual será, aproximadamente, o valor da
temperatura da mistura, em graus Celsius, quando esta
estiver em equilíbrio térmico?
a) 46,0
b) 47,1
c) 60,0
d) 70,0
e) 80,0
QUESTÃO17
(MACK) Quando um corpo recebe calor:
a) sua temperatura necessariamente se eleva.
b) Sua capacidade térmica diminui.
c) O calor específico da substância que o
constitui aumenta.
d) Pode eventualmente mudar seu estado de
agregação.
e) Seu volume obrigatoriamente aumenta.
QUESTÃO 18
(FEI) Para se determinar o calor específico do ferro, um
aluno misturou em um calorímetro ideal 200 g de água a
18°C com 50 g de ferro a 100°C e obteve a temperatura
final da mistura = 20°C. Qual é o calor específico do
ferro?
a) 0,05 cal/g°C
b) 0,08 cal/g°C
c) 0,10 cal/g°C
d) 0,25 cal/g°C
e) 0,40 cal/g°C
QUESTÃO19
QUESTÃO 21
(FUVEST-SP) Colocam-se 50 g de gelo a 0o C em 100 g
de água. Após certo tempo verifica-se que existem 30 g
de gelo boiando na água e em equilíbrio térmico.
Admitindo-se que não ocorreu troca de calor com o
ambiente e que o calor de fusão do gelo é 80 cal/g. A
temperatura final da mistura é:
a) 0ºC
b) 1ºC
c) 2ºC
(MACK) O carvão, ao queimar, libera 6000 cal por
grama. Queimando 70 g desse carvão, 20% do calor
liberado é usado para aquecer de 15 °C, 8 kg de um
líquido. Não havendo mudança do estado de agregação,
podemos afirmar que o calor específico desse líquido é:
d) 3ºC
e) 4ºC
a) 0,8 cal/g °C
e) 0,2 cal/g °C
(FUVEST-SP) Colocam-se 50 g de gelo a 0o C em 100 g
de água. Após certo tempo verifica-se que existem 30 g
de gelo boiando na água e em equilíbrio térmico.
Admitindo-se que não ocorreu troca de calor com o
ambiente e que o calor de fusão do gelo é 80 cal/g. A
temperatura inicial da água é:
QUESTÃO 20
a)
b)
14ºC
15ºC
c)
d)
e)
16ºC
17ºC
18ºC
b) 0,7 cal/g °C
c) 0,6 cal/g °C
d) 0,4 cal/g °C
(VUNESP) Um bloco de certa liga metálica, de massa
250 g, é transferido de uma vasilha, que contém água
fervendo em condições normais de pressão, para um
calorímetro contendo 400 g de água à temperatura de
10°C. Após certo tempo, a temperatura no calorímetro
se estabiliza em 20°C. Supondo que toda a quantidade
de calor cedida pela liga tenha sido absorvida pela água
do calorímetro, pode-se dizer que a razão entre o calor
específico da água e o calor específico da liga metálica é
igual a:
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5
QUESTÃO22
GABARITO
1
2
3
4
5
VFVVV VVVVV VVFVF VFVVV VVVFV
6
7
8
9
10
VVVFV VVVFV
C
A
A
11
12
13
14
15
A
D
B
E
E
16
17
18
19
20
B
C
C
B
E
21
22
A
C