Calor sensível
O calor sensível provoca apenas uma variação de temperatura dos corpos. Para saber se num aquecimento ou resfriamento existiu apenas calor sensível, basta verificar se o corpo inicialmente sólido continua sólido, se inicialmente líquido continua líquido e, se inicialmente gasoso, continua gasoso.
Capacidade Térmica
Ao aquecer dois corpos diferentes, por exemplo, um pedaço de ferro e uma determinada massa de água inicialmente à mesma temperatura verificam-se que os corpos necessitam de quantidades de calor diferentes para a mesma variação de temperatura. Isto ocorre, pois os dois corpos possuem capacidades térmicas diferentes.
Também chamada de capacidade calorífica, a capacidade térmica de um corpo determina a quantidade de calor que a massa total do corpo necessita receber para variar sua temperatura em uma unidade. Pode-se determiná-la pela razão entre a quantidade de calor Q que o corpo recebe ou cede e a respectiva variação de temperatura.
No SI a capacidade térmica é medida em (J/K), mas usualmente utiliza-se (cal/°C).
É importante observar que a capacidade térmica depende:
- da massa;
- da natureza do material que constitui o corpo;
- da temperatura;
- da pressão.
É importante salientar que a capacidade térmica não é a quantidade de calor que um corpo pode absorver. Ela significa, apenas, o calor necessário para variar em uma unidade a temperatura do corpo.
Exercício resolvido
O gráfico a seguir representa o calor absorvido por dois corpos sólidos M e N em função da temperatura.
A capacidade térmica do corpo M, em relação à do corpo N, vale
a) 1,4
b) 5,0
c) 5,5
d) 6,0
e) 7,0
Calor Específico
O calor específico é a grandeza física que mostra o comportamento térmico dos materiais. Verifica-se experimentalmente que a quantidade de calor necessária para elevar de 1ºC a temperatura de um grama de água, não é a mesma que é necessária para produzir o mesmo efeito em igual massa de ferro.
Pode-se determinar o calor específico pela razão entre a capacidade térmica de um corpo e sua massa.
O calor específico depende:
- da natureza do material que constitui o corpo;
- da temperatura e da pressão.
Cuidado!
O calor específico independe da massa.
No SI o calor específico é medido em (J/kg.K) mas usualmente utiliza-se (cal/g.°C).
Na tabela a seguir tem-se o calor específico de algumas substâncias à 25°C e à pressão constante de 1 atm :
Substância | calor específico (cal/goC) |
álcool | 0,6 |
ar | 0,24 |
alumínio | 0,22 |
carbono | 0,12 |
cobre | 0,091 |
ferro | 0,11 |
gelo | 0,5 |
água | 1,0 |
mercúrio | 0,033 |
ouro | 0,032 |
oxigênio | 0,22 |
prata | 0,056 |
vidro | 0,16 |
zinco | 0,093 |
Fique atento - Cai no ENEM
Verifica-se que a água líquida tem um dos maiores calores específicos da natureza (1,0 cal/g ºC). Por isso, ela troca quantidades de calor maiores para se aquecer ou se esfriar. Esse fato faz com que a presença ou a ausência de água numa região sejam fatores muito importantes na definição do clima:
- Regiões desérticas onde a água é escassa apresentam grandes oscilações de temperatura num período de 24 horas: os dias são muito quentes e as noites são muito frias.
- Onde existe água em abundância, regiões litorâneas, insulares e lacustres, a tendência é não ocorrerem variações muito acentuadas na temperatura ambiente: não há diferença muito grande entre as temperaturas máxima e mínima num mesmo dia; o verão não é muito quente nem o inverno é extremamente rigoroso. As brisas litorâneas (estudo da convecção) são causadas pelo diferente aquecimento da terra e do mar, explicado pelo elevado calor específico da água, em comparação com o da areia.
O conhecimento sobre o calor específico das substâncias tem grande aplicação nos processos de aquecimento industrial. Através dele podemos calcular a quantidade de calor que uma substância deve absorver para atingir determinada temperatura e, conseqüentemente, a quantidade necessária de combustível que deverá ser usada nesse processo.
Quantidade de Calor Sensível
É a quantidade de calor necessária para variar a temperatura do corpo. Observa-se que a quantidade de calor sensível depende:
- da massa do corpo (m);
- do calor específico sensível (c);
- da variação da temperatura (Dq).
Para determinar a quantidade de calor sensível, tem-se:
Q = m . c . Dq (Equação Fundamental da Calorimetria)
Observação: A quantidade de calor recebido pelo corpo é positivo (+) e o calor cedido é negativo (-).
Exercício resolvido
1. O calor específico de uma substancia é 0,5 cal/goC. Se a temperatura de 4 g dessa substancia se eleva de 10 oC, pode-se afirmar que ela absorveu uma quantidade de calor, em calorias, de:
a) 0,5
b) 2
c) 5
d) 10
e) 20
Resolução:
Retirando os dados fornecidos:
c = 0,5 cal/goC
m = 4 g
Dq = 10 oC
Determinando a quantidade de calor, tem-se:
Q = m . c. Dq
Q = 4 . 0,5 . 10
Q = 20 cal
Alternativa E
2. Cedem-se 684 cal a 200g de ferro que estão a uma temperatura de 10oC. Sabendo-se que o calor específico do ferro vale 0,114 cal/goC, concluímos que a temperatura final do ferro será:
a) 10oC
b) 20oC
c) 30oC
d) 40oC
e) nda
Dados fornecidos:
Q = 684 cal
c = 0,114 cal/goC
m = 200 g
qo = 10 oC
Determinando a temperatura final, tem-se:
Q = m . c. Dq
684 = 200 . 0,114 . (qF - 10)
684 = 22,8 . (qF - 10)
30 = qF – 10
qF = 40 °C
Alternativa D
3. Fornecendo-se a um corpo de massa 0,2kg a quantidade de calor de 0,2 kcal, sua temperatura passa de 5oC a 15oC, sem que ocorra mudança de estado. Pode-se afirmar que o calor específico do corpo em cal/goC é:
a) 100
b) 50
c) 10
d) 1
e) 0,1
Dados fornecidos:
Q = 0,2 kcal = 200 cal
m = 0,2 kg = 200 g
Dq = 10 oC
Determinando a temperatura final, tem-se:
Q = m . c. Dq
200 = 200 . c . 10
200 = 2000 . c
c = 0,1 cal/g.°C
Alternativa E