CALOR E TEMPERATURA
TEMPERATURA
 Grandeza física escalar que mede o grau de
agitação molecular de um corpo.
T  EC
CALOR
 é energia térmica em trânsito entre corpos de
diferentes temperaturas.
 forma de transferência de energia entre os corpos
de maior para os de menor temperatura.
TEMPERATURA E CALOR
A
Calor
B
TA > TB
A
Calor
TA = TB
Equilíbrio Térmico
B
CALOR



Considere dois corpos A e B em diferentes temperaturas TA
e TB, tais que a temperatura do corpo A seja maior que a
temperatura do corpo B;
Cada corpo possui energia térmica e essa energia é
transferida do corpo de maior temperatura, no caso acima
A, para para o corpo de menor temperatura (corpo B);
A transferência da energia térmica cessa no momento em
que os dois corpos atingirem a mesma temperatura: o
EQUILÍBRIO TÉRMICO.
CALOR
TIPOS DE TRANSMISSÃO
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).
Exemplos de isolantes térmicos:
água, gelo, ar, lã, isopor, vidro, borracha, madeira, serragem, etc.
1.
Condução térmica
Aplicações de isolantes térmicos:
Exemplo1:
Os iglus, embora feitos de
gelo, impedem a condução de calor para
o meio externo. Elevando, assim sua
temperatura interna.
1. Condução
térmica
Exemplo2:
As roupas de frio são um exemplo
de isolante térmico; o ar que fica
retido entre suas fibras dificulta a
condução de calor.
Os pelos dos animais e a serragem também são bons
isolantes térmicos porque retêm ar.
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 fria
água fria, chamado de
corrente de convecção,
faz com que a água se aqueça como um todo.
2. Convecção térmica
Exemplo2: Ar condicionado.
Para facilitar o resfriamento de uma
sala, o condicionador de ar deve ser
colocado na parte superior da mesma.
Assim, o ar frio lançado, mais denso,
desde, enquanto o ar quente na parte
inferior, menos denso, sobe (corrente
de convecção).
2. Convecção térmica
Exemplo3: Geladeira.
Para facilitar o resfriamento da geladeira,
o congelador deve ser colocado na parte
superior da mesma. Assim, o ar frio
próximo ao congelador, mais denso, desce,
enquanto o ar quente na parte inferior, menos
denso, sobe (corrente de convecção).
2. Convecção térmica
Exemplo5: 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.
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.
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.
CALOR SENSÍVEL
Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por
um corpo, para exclusivamente variar sua
temperatura.
Q S  m.c.T
CALOR SENSÍVEL
Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por um corpo, para
exclusivamente variar sua temperatura.
Q S  m.c.
c T
CALOR ESPECíFICO
Indica a energia necessária para uma unidade de massa
variar sua temperatura em uma unidade.
Característica da substância
CALOR ESPECÍFICO
Q S  m.c.T
cH2O  1cal/g C
1 cal
1g H2O
Temperatura aumenta
1°C
TABELA ALGUNS VALORES DE CALOR ESPECÍFICO
Substância
água
álcool
alumínio
chumbo
cobre
ferro
gelo
mercúrio
prata
vidro
vapor d'água
Calor
Específico
(cal/g.oC)
1,000
0,580
0,219
0,031
0,093
0,110
0,550
0,033
0,056
0,200
0,480
EXERCÍCIO
Um bloco de massa 2,0kg, ao receber toda energia
térmica liberada por 1000g de água que diminuem a sua
temperatura de 1oC, sofre um acréscimo de
temperatura de 10oC. Considere o calor específico da
água igual a 1cal/goC. O calor específico do bloco em
cal/goC é:
(a) 0,2;
(b) 0,1;
(c) 0,15;
(d) 0,05;
(e) 0,01.
Agua
m=1000g
c = 1 cal/g 0C
ΔT = 10C
Q S  m.c.T
Qagua = 1000 . 1 . 1
Qagua = 1000 cal
EXERCÍCIO
Um bloco de massa 2,0kg, ao receber toda energia
térmica liberada por 1000g de água que diminuem a sua
temperatura de 1oC, sofre um acréscimo de
temperatura de 10oC. Considere o calor específico da
água igual a 1cal/goC. O calor específico do bloco em
cal/goC é:
(a) 0,2;
(b) 0,1;
(c) 0,15;
(d) 0,05;
(e) 0,01.
Q S  m.c.T
Bloco
M=2Kg = 2000g
c = x cal/g 0C
ΔT = 100C
Qbloco = 2000 . c . 10
1000 = 2000 .c .10
c
= 1000/2000 .10
c
= 0,1 cal/g0C
CALOR LATENTE
Ao aquecer um bloco de gelo a 0 ºC, verificaremos que ele funde, isto é, se
transforma em líquido, mas sua temperatura não se modifica.
CALOR LATENTE
Quantidade de energia térmica recebida ou cedida por um
corpo, para exclusivamente mudar de estado físico.
Q S  m.LL
EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA
Q  m . c . t
C = m· c
Q
C
t
CAPACIDADE TÉRMICA
 Suponhamos que ao fornecer certa quantidade de calor Q a
um corpo de massa m, sua temperatura varie t.
 Definimos Capacidade Térmica C de um corpo como sendo
a quantidade de calor necessária por unidade de variação da
temperatura do corpo:
Q
C
t
MUITO IMPORTANTE!
A capacidade térmica é uma característica do
corpo e não da substância.
Portanto, diferentes blocos de alumínio têm
diferentes capacidades térmicas, apesar de serem
da mesma substância.
Calor específico é uma característica da substância
e não do corpo.
Portanto cada substância possui o seu calor
específico.
EXERCÍCIOS
1. Qual a capacidade térmica de um corpo que recebe
0,7kcal de calor para elevar sua temperatura de 20oC
para 90oC ?
Q  m . c . t
Q
C
t
C = 0, 7 / (90 - 20)
C = 0,1
Kcal/0C
3. Um corpo de massa igual a 10kg recebeu 20kcal, e sua
temperatura passou de 50oC para 100oC.
Q  m . c . t
(a) Qual o calor específico desse corpo ?
c = Q / mDT
c = 20 /10(100 - 50)
c = 0, 04Kcal / Kg°C
c = 0, 04cal / g°C
(a) Qual a capacidade térmica desse corpo ?
C = m.c
C =10 ´ 0, 04
C = 0, 4cal / °C
PRINCÍPIO FUNDAMENTAL
Q recebida  Q cedida  0
Q recebida  Q cedida
TROCAS DE CALOR
Se vários corpos, no interior de um recipiente
isolado termicamente, trocam calor, os de maior
temperatura cedem calor aos de menor temperatura,
até que se estabeleça o equilíbrio térmico.
E de acordo com o princípio de conservação temos:
Q1  Q2  Q3  ...  Qn  0
EXERCÍCIO
Em um calorímetro ideal, onde existe 200g de água, é colocado um
pedaço de ferro de massa 10g à temperatura de 100oC; sabe-se que a
água e o calorímetro inicialmente estavam em equilíbrio térmico à
temperatura de 20oC. A que temperatura o sistema atingirá o estado
de equilíbrio térmico?
Qagua + Qferro = 0
200 ´1´ (Tf - 20) +10 ´ 0,11´ (Tf -100)
200Tf - 4000 +1,1Tf -110 = 0
201,1Tf - 4110 = 0
201,1Tf = 4110
Tf = 20, 4°C