Professor: ∆lan
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Calorimetria
AV1 – 4° BIMESTRE
COC - SUL
Energia Térmica:
Conclui-se, assim, que: As partículas que constitui
os corpos possuem energia de agitação. Esta
energia de agitação das partículas do corpo é
chamada de energia térmica.
Título da Aula
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Formas de Calor:
Quando um corpo recebe energia, esta pode
produzir variação de temperatura ou mudança de
estado.
• Quando o efeito produzido é a variação de
temperatura, dizemos que o corpo recebeu calor
sensível.
• Se o efeito se traduz pela mudança de fase, o
calor recebido pelo corpo é dito calor latente.
Título da Aula
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A caloria:
Define-se Caloria como sendo a quantidade de
calor necessária para que um grama de água
pura, sob pressão normal, tenha sua temperatura
elevada de 14,5ºC para 15,5ºC.
A unidade de calor, no SI, é o Joule (J);
Ainda se usa bastante a caloria (cal).
1cal = 4,186 J
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Capacidade térmica:
Define-se Capacidade térmica como sendo a
razão entre a quantidade de calor (Q), que um
corpo recebe, e a variação de temperatura
ocorrida (Δθ ).
Q
C
t
Título da Aula
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A unidade de capacidade térmica, no
SI, é o Joule/Kelvin (J/K);
Também é encontrado
cal /º C
Calor específico:
C
c
m
As quantidades de calor cedidas a massas iguais da mesma
substância ou delas retiradas são diretamente proporcionais
às variações de temperatura.
As quantidades de calor cedidas a massas diferentes de
uma mesma substância, ou delas retiradas, a fim de produzir
variações de temperaturas iguais, são diretamente
proporcionais às massas.
O calor específico de uma substância representa a
quantidade de calor necessária para que 1 grama da
substância eleve a sua temperatura em 1ºC.
Título da Aula
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Equação fundamental da
calorimetria
A capacidade térmica e o calor específico foram
definidos respectivamente como:
Q
C
t
C
c
m
Isolando c na segunda equação e substituindo na
primeira, obtemos:
Q  m . c . t
Título da Aula
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UNIDADES DE MEDIDAS
Unidades usuais
Unidades do SI
Q............cal...........................Joule (J)
m.......grama (g)................quilograma (kg)
t.......Celsius (oC)………..…..Kelvin (K)
c..........cal/g.oC………….…….J/kg.K
Título da Aula
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Trocas de calor
Quando dois ou mais corpos, que estão em
temperaturas diferentes, são colocados em
contato, ocorrem espontaneamente trocas de
calor entre eles, que cessam ao ser atingido o
equilíbrio térmico.
Para que não haja influência do meio externo nas
trocas de calor, é necessário colocá-los em um
recipiente isolante térmico chamado calorímetro.
Título da Aula
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Trocas de calor
Através do balanço energético, conclui se que,
em módulo, a somatória dos calores cedidos é
igual à somatória dos calores recebidos. Se os
sinais são levados em conta, tem-se:
Q1 + Q2 + Q3 + ... + Qn = 0
Título da Aula
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Título da Aula
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Título da Aula
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Calor latente
O calor latente, de uma mudança de estado, é a
quantidade de calor que a substância recebe ou
cede, por unidade de massa, durante a
transformação,
mantendo-se
constante
a
temperatura, desde que a pressão não se altere.
Matematicamente, podemos expressá-lo por:
Sendo:
– Q = quantidade total de calor latente trocada no processo
– m = massa do corpo
– L = calor latente de mudança.
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L
Q
 Q  mL
m
Mudança de fase
Quando alteramos as condições físicas de pressão
e temperatura, podemos alterar o estado de
agregação da matéria. Por ora, trataremos da
mudança de fase sob pressão constante, variando
somente a temperatura. Processos de mudança:
–
–
–
–
–
Fusão: passagem de sólido para líquido;
Solidificação: passagem de líquido para sólido;
Vaporização: passagem de líquido para vapor;
Condensação: passagem de vapor para líquido;
Sublimação: passagem de sólido para vapor ou vapor para sólido,
processo também conhecido como cristalização.
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Curvas de aquecimento ou
resfriamento
Este gráfico será chamado de curva de aquecimento, se o
corpo estiver recebendo energia térmica, ou curva de
resfriamento, se o corpo estiver cedendo energia térmica.
Título da Aula
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Título da Aula
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Leis gerais de mudança
–
Se a pressão for mantida constante, durante a mudança
de fase, a temperatura se mantém constante.
–
Para uma dada pressão, cada substância tem a sua
temperatura de mudança de fase perfeitamente
definida.
–
Variando a pressão, as temperaturas de mudança de
fase também variam.
Título da Aula
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Diagrama de fases
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Transmissão de Calor
Tipos de Transmissão: é dada de três maneiras
por condução, por convecção e por irradiação.
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1. Condução térmica É a propagação de calor em que a energia
térmica passa de partícula para partícula, sem transporte de matéria.
Ocorre principalmente nos metais (condutores térmicos).
São exemplos de isolantes térmicos: água, gelo, ar, lã, isopor, vidro,
borracha, madeira, serragem, etc.
Aplicações de isolantes térmicos:
Exemplo1: Os iglus, embora feitos de
gelo, impedem a condução de calor para
o meio externo. Elevando, assim sua
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temperatura
interna.
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Equação de Fluxo de
Calor Φ= Q = K • A(θ – θ )
1
ΔT
L
2
Φ: Fluxo de calor (Cal/s)
Q: Quantidade de Calor (Cal)
ΔT: Intervalo de Tempo
K: Coeficiente de
condutibilidade (cal/s • cm •
ºC)
A: Seção transversal de área
Θ: Temperaturas nas
extremidades
L: Comprimento do objeto
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2. Convecção térmica É a propagação de calor com transporte de
matéria. Ocorre somente nos líquidos e gases.
Exemplo1: Água no fogo.
A água quente na parte inferior,
menos densa, sobe, enquanto a água fria
na parte superior, mais densa, desce.
Esse movimento de água quente e
água fria, chamado de corrente de
convecção, faz com que a água se
aqueça como um todo.
Título da Aula
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Exemplo: Brisa litorânea: De dia, o ar junto à areia se aquece e, por
ser menos denso, sobe e é substituído pelo ar frio que estava sobre a
água. Assim, forma-se a brisa que sobra do mar para a terra, a brisa
marítima.
À noite, o ar junto à água, agora mais aquecido, sobe e é substituído
pelo ar frio que estava sobre a areia. Assim, forma-se a brisa que
sopra da terra para o mar, a brisa terrestre.
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3. Irradiação térmica É a propagação de calor através de ondas
eletromagnéticas, principalmente os raios infravermelhos (chamados
de ondas de calor). Ocorre inclusive no vácuo.
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Exemplo1: A estufa de plantas é feita de vidro, que é
transparente à energia radiante do Sol e opaco às ondas
de calor emitidas pelos objetos dentro da estufa. Assim, o
interior da estufa se mantém a uma temperatura maior do que
o exterior.
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GARRAFA TÉRMICA:
A garrafa térmica tem por finalidade evitar as propagações de
calor. Ela é constituída por uma ampola de vidro com faces
espelhadas (as faces espelhadas evitam a irradiação). A ampola tem
parede dupla de vidro com vácuo entre elas (o vácuo evita a
condução e a convecção). Externamente, uma camada de plástico
protege a ampola.
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Quando aumentamos a temperatura de um
corpo (sólido ou líquido), aumentamos a
agitação das partículas que formam esse
corpo. (afastamento entre as partículas)
resultando em aumento nas dimensões do
corpo (dilatação térmica).
Na construção civil, por exemplo, para prevenir
possíveis trincas e rupturas utilizam-se as "
folgas", chamadas de juntas de dilatação.
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Dilatação linear (∆l)
• a dilatação de apenas uma das suas dimensões
sobre as demais. Ou, ainda, podemos estar
interessados em uma única dimensão do sólido.
Nesse caso, temos a dilatação Linear ( L ).
• Exemplos: trilho da linha férrea, fio de alta
tensão, viga de prédio, etc.
20 oC
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100 oC
DILATAÇÃO LINEAR
L = Lo .  . t
Título da Aula
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Dilatação superficial (∆s)
• A dilatação superficial corresponde à variação
da área de uma placa quando submetida a
uma variação de temperatura.
• Exemplos: piso de uma calçada, placa
metálica, etc.
• Ocorre também nos objetos circulares
(exemplo: anéis).
20 oC
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100 oC
DILATAÇÃO SUPERFICIAL
S = So .  . t
2 = 
S - So = So . 2  . t
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Dilatação volumétrica (∆V)
• a variação de volume, isto é, a dilatação nas
três dimensões do sólido (comprimento, largura
e altura). Veja o exemplo do quadro abaixo:
• Exemplos: caixa de água de um prédio, caixa
de sapato, objetos cilíndricos, etc.
20
oC
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100 oC
20 oC
100 oC
DILATAÇÃO
VOLUMÉTRICA
V = Vo .  . t
3 = 
V - Vo = Vo . 3  . t
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ΔVap = γap.Vi.ΔT
ΔV = ΔVaparente + Δvrecipiente
γ = γap + γrecipiente
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Dilatação irregular
Quando a água é aquecida de
0oC a 4o C ocorre uma
contração. de 4o C a 100o C, a
água dilata-se normalmente.
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Então, a 4o C, tem-se o menor volume para a água e,
consequentemente, a maior densidade da água no estado
líquido.
Observação:
A densidade da água no estado sólido ( gelo ) é menor que
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a densidade
da água no estado líquido.
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