Calorimetria
Professor Paulo Henrique
Introdução
• Em dias quentes
transpiramos.
Uma brisa causa
uma agradável
sensação.
• Em dias frios
usamos roupas
de lã, para nos
protegermos.
Introdução
• Tente explicar estes
dois fenômenos, do
ponto de vista da Física.
• A sensação de frio é a
sensação de perda de
calor.
• O calor é muito
importante para
cozinhar alimentos,
aquecer água, gerar
energia, etc
Noções preliminares
• Calorimetria é a parte da Termologia
que estuda a medida do calor.
• Calor é energia térmica em trânsito entre
corpos com temperaturas diferentes.
• Temperatura é a medida da agitação das
partículas de um corpo.
• O calor sempre flui
espontaneamente do corpo de
maior temperatura para o de
menor temperatura, até que se
atinja o equilíbrio térmico.
Calor Sensível e Latente
• Chamamos de Calor Sensível aquele que
provoca uma variação de temperatura
no corpo.
• No entanto, se
ocorre uma
mudança de
estado físico,
chamamos este
calor de latente.
Calor Sensível e Latente
• No S.I. a unidade de calor é o joule
(que é a unidade de energia).
• Porém, é mais usual unidade caloria.
• Um múltiplo muito comum é a quilocaloria:
1 kcal  1000 cal
• Em nosso organismo, a energia
dos alimentos que não é gasta,
transforma-se em gordura. Por
isso a unidade caloria é muito
usada em nutrição.
Calor Sensível e Latente
• Veja esta tabela:
Alimento
100 g de amendoim
100 g de pão francês
100 g de batata frita
100 g de manteiga
1 caneca de cerveja
Calorias
600
270
275
754
150
Vale uma regrinha prática: a cada 1
min de caminhada, gastamos 4 cal.
Capacidade Térmica
• Suponha que um objeto
é colocado sobre um
bico de bunsen.
• Ao absorver certa
quantidade de calor (Q)
ele irá variar sua
temperatura ().
Capacidade Térmica
• Definimos sua Capacidade Térmica
como:
Q
C

• Unidades:

Q
C  
 
C   J / K
Usualmente: C   cal / C
• No S.I.:
•
(Equação dimensional)
Equação Fundamental
Suponha um corpo de massa m recebendo
certa quantidade de calor (sensível). Ele irá
sofrer uma variação de temperatura ().
Verificamos em laboratório que:
Q  m.c.
Onde a constante c é chamada de calor
específico.
O calor específico depende da
natureza da substância.
Equação Fundamental
“Calor específico de uma substância é
quantidade de calor necessária para elevar
em 1°C uma massa de 1g desta substância”.
• Unidades:

Q
c 
m.   (Equação dimensional)
• No S.I.: c  J / kg.K
• Usualmente: c  cal / g.C
Equação Fundamental
• O calor específico e a temperatura
ambiente:
As cidades litorâneas apresentam pequena
amplitude térmica (diferença de temperatura
entre o dia e a noite), porque está perto de
grandes quantidades de água.
Já as cidades distantes do litoral
muitas vezes são quentes de dia e
muito frias a noite.
A água funciona como regulador
térmico.
Equação Fundamental
• O calor específico e a temperatura
ambiente:
Já que o calor específico da água é
muito grande, o calor do Sol recebido
durante o dia não é suficiente para
fazer grandes variações de
temperatura.
No deserto é comum a
temperatura de dia
chegar a 40 °C e a noite
0 °C.
Observações
1. Enquanto que a Capacidade Térmica é uma
característica do corpo, o Calor Específico é
uma característica da substância.
Suponha dois blocos de massas e
tamanhos diferentes, ambos de cobre.
C1  C2
c1  c2
Mesma substância e corpos diferentes.
Observações
2. Atenção para os sinais: (Q=m.c.)
• O corpo recebe calor:
  0    0
Q0
• O corpo perde calor:
  0    0
Q0
Experiência de Joule
O inglês James Prescott Joule
(1818-1889) teve uma
participação muito importante
na Termologia.
Seu famoso experimento demonstrou a
equivalência entre calor e energia mecânica.
Em seus estudos teve como tutor
John Dalton, com o qual aprendeu
a importância de se realizar
experimentos minuciosamente.
Experiência de Joule
Dois corpos com massas
conhecidas caem de certa
altura repetidas vezes.
Isso faz com que as palhetas
girem, agitando uma massa
de água.
O atrito com a água provoca
elevação na temperatura.
1 cal = 4,185 J
Princípio das Trocas de Calor
• Considere dois corpos, A e B, com
temperaturas diferentes em um ambiente
termicamente isolados do meio externo.
A quantidade de calor perdida por A é
igual ao calor absorvido por B.
QA  QB
QA  QB  0
Princípio das Trocas de Calor
• De maneira geral, se tivermos n objetos
trocando calor em um ambiente isolado,
podemos escrever:
Q1  Q2  Q3  ... Q n  0
Q  0
Chamamos de Calorímetro
o recipiente que isola
termicamente seu
interior de seu exterior.
Princípio das Trocas de Calor
Não existem calorímetros perfeitos.
Portanto, fique atento à terminologia
usada nos problemas:
• Calorímetro ideal: não tem capacidade
térmica.
• Calorímetro real: tem capacidade
térmica.