Calorimetria     Professor:     Adrianne     Mendonça
Calorimetria: É a parte da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na f...
Energia Térmica:    Quando é analisado microscopicamente um corpo nos    estados sólido, líquido e gasoso, nota-se que:  ...
Energia Térmica:  Conclui-se, assim, que: As partículas que constitui os corpos possuem energia de agitação. Esta energia ...
Calor:  Calor é uma forma de energia em trânsito que passa, de maneira  espontânea, do corpo de maior temperatura para o d...
Formas de Calor:    Quando um corpo recebe energia, esta pode produzir    variação de temperatura ou mudança de estado.  ...
A caloria: Define-se Caloria como sendo a quantidade de calor necessária para que um grama de água pura, sob pressão norma...
Capacidade térmica:Define-se Capacidade térmica como sendo a razão entre aquantidade de calor (Q), que um corpo recebe, e ...
Capacidade térmica:Exercício:  Sabendo que dois corpos, A e B, receberam uma quantidade de  calor igual a 500 cal, e que a...
C                                                          c=Calor específico:                                            ...
Equação fundamental da         calorimetriaA capacidade térmica e o calor específicoforam definidos respectivamente como: ...
UNIDADES DE MEDIDAS     Unidades usuais                   Unidades do SIQ............cal...........................Joule (...
Trocas de calorQuando dois ou mais corpos, que estão em temperaturas diferentes,são colocados em contato, ocorrem espontan...
Trocas de calorAtravés do balanço energético, conclui se que, em módulo, asomatória dos calores cedidos é igual à somatóri...
Calor latenteO calor latente, de uma mudança de estado, é a quantidade de calorque a substância recebe ou cede, por unidad...
Mudança de faseQuando alteramos as condições físicas de pressão e temperatura,podemos alterar o estado de agregação da mat...
Curvas de aquecimento ouresfriamentoEste gráfico será chamado de curva de aquecimento, se o corpoestiver recebendo energia...
Leis gerais de mudança–   Se a pressão for mantida constante, durante a mudança de fase, a    temperatura se mantém consta...
Influência da pressão na mudançade fase
Curva de fusão
Curva de fusão-qualquer ponto situado à esquerda da curva de fusão representa as condições de pressão e temperatura para ...
Curva de Vaporização
Vaporização   Num líquido, as moléculas com maior energia cinética à    superfície escapam-se da superfície do líquido fo...
Temperatura Crítica
Temperatura crítica   É a temperatura acima da qual a substância pode existir somente na forma de gás.   Um gás, acima d...
Curva de sublimação- qualquer ponto situado abaixo da curva de ebulição e à direita da curva de sublimação representa as ...
Curva de sublimação
EXERCÍCIOS   . Ao receber 3000 cal, um corpo de 150 g    aumenta sua temperatura em 20 °C, sem    mudar de fase. Qual o c...
EXERCÍCIOS 2. Quantas calorias são necessárias  para se aquecer 200 l de água, de 15 °C  a 70 °C? Resolução: Q = m . c ...
EXERCÍCIOS 3.  Determine:  a) o calor específico do material  b) a capacidade térmica da substância Resolução/ São dados...
   a) – A variação de temperatura da substância é dada por:    ∆t = tf – t0    ∆t = 60 – 10    ∆t = 50 0C   - Pela equaç...
 b) – A capacidade térmica é obtida pela  equação C = m.c, logo:  C = m.c  C = 1000 . 0,008  C = 8 cal/0C Respostas :  a...
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Física (calorimetria)

  1. 1. Calorimetria Professor: Adrianne Mendonça
  2. 2. Calorimetria: É a parte da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor.
  3. 3. Energia Térmica: Quando é analisado microscopicamente um corpo nos estados sólido, líquido e gasoso, nota-se que: No estado sólido, as partículas que constituem o corpo possuem uma grande vibração em torno de sua posição; No estado líquido, as partículas, além de vibrarem, apresentam movimento de translação no interior do líquido; No estado gasoso, as partículas, além de vibrarem intensamente, também transladam com grande velocidade no interior da massa gasosa.
  4. 4. 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.
  5. 5. Calor: Calor é uma forma de energia em trânsito que passa, de maneira espontânea, do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. Exemplo: Em um tanque com água a temperatura de 25ºC, foi introduzido uma bloco de aço a 130ºC. Minutos depois, notou-se que o bloco foi se esfriando e a água se aquecendo até ocorrer um equilíbrio térmico.Obs.: O que aconteceu com a água para elevar sua temperatura? E quem forneceu energia?
  6. 6. 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.
  7. 7. 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
  8. 8. Capacidade térmica:Define-se Capacidade térmica como sendo a razão entre aquantidade de calor (Q), que um corpo recebe, e a variação detemperatura ocorrida (Δθ ). A unidade de capacidade Q C= térmica, no SI, é o Joule/Kelvin ∆t (J/K); Também é encontrado cal /º C
  9. 9. Capacidade térmica:Exercício: Sabendo que dois corpos, A e B, receberam uma quantidade de calor igual a 500 cal, e que as temperaturas se elevaram 50°C e 100°C respectivamente, qual a capacidade térmica dos corpos em Joule/Kelvin e cal /º C?
  10. 10. C c=Calor específico: 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.
  11. 11. Equação fundamental da calorimetriaA capacidade térmica e o calor específicoforam definidos respectivamente como: Q C C= c= ∆t mIsolando c na segunda equação e substituindona primeira, obtemos: Q = m . c . ∆t
  12. 12. UNIDADES DE MEDIDAS Unidades usuais Unidades do SIQ............cal...........................Joule (J)m.......grama (g)................quilograma (kg)t.......Celsius (oC)………..…..Kelvin (K)c..........cal/g.oC………….…….J/kg.K
  13. 13. Trocas de calorQuando dois ou mais corpos, que estão em temperaturas diferentes,são colocados em contato, ocorrem espontaneamente trocas de calorentre eles, que cessam ao ser atingido o equilíbrio térmico.Para que não haja influência do meio externo nas trocas de calor, énecessário colocá-los em um recipiente isolante térmico chamadocalorímetro.
  14. 14. Trocas de calorAtravés do balanço energético, conclui se que, em módulo, asomatória dos calores cedidos é igual à somatória dos caloresrecebidos. Se os sinais são levados em conta, tem-se:Q1 + Q2 + Q3 + ... + Qn = 0
  15. 15. Calor latenteO calor latente, de uma mudança de estado, é a quantidade de calorque a substância recebe ou cede, por unidade de massa, durante atransformação, mantendo-se constante a temperatura, desde que apressão não se altere. Matematicamente, podemosexpressá-lo por: Q L= → Q = mL mSendo: – Q = quantidade total de calor latente trocada no processo – m = massa do corpo – L = calor latente de mudança.
  16. 16. Mudança de faseQuando 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, variandosomente 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.
  17. 17. Curvas de aquecimento ouresfriamentoEste gráfico será chamado de curva de aquecimento, se o corpoestiver recebendo energia térmica, ou curva de resfriamento, se ocorpo estiver cedendo energia térmica.
  18. 18. 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.
  19. 19. Influência da pressão na mudançade fase
  20. 20. Curva de fusão
  21. 21. Curva de fusão-qualquer ponto situado à esquerda da curva de fusão representa as condições de pressão e temperatura para as quais a substância se apresenta na fase sólida.
  22. 22. Curva de Vaporização
  23. 23. Vaporização Num líquido, as moléculas com maior energia cinética à superfície escapam-se da superfície do líquido formando a fase gasosa. Algumas moléculas mais lentas da fase gasosa e nas proximidades da fase líquida, têm um trajecto oposto, passam à fase líquida. Num vaso fechado onde se tenha efectuado o vazio, a vaporização do líquido vai tendo lugar até que a certa altura, quando a pressão no interior do vaso atinge um valor máximo, as moléculas regressam à fase líquida de tal modo que a  velocidade de retorno das moléculas ao líquido é igual à velocidade da sua vaporização. Quer dizer é estabelecido um equilíbrio dinâmico entre o líquido e o seu vapor em que a vaporização e a condensação ocorrem à mesma velocidade. 
  24. 24. Temperatura Crítica
  25. 25. Temperatura crítica É a temperatura acima da qual a substância pode existir somente na forma de gás. Um gás, acima dessa temperatura, não pode ser liquefeito, por mais que a pressão do sistema seja elevada. Temperatura crítica pode ser definida como aquela tempetatura em que acima dela a substância pode existir somente na forma de gás. Acima desta temperatura a substância gasosa não pode ser condensada por compressão isotérmica (mantendo a temperatura igual e aumentando a pressão). A temperatura crítica da água é 374,15°C , do álcool etílico é 243,1°C, do ácido carbônico 31,1°C e do hélio é -267,9°C. Isso quer dizer que essas substâncias, em sua respectiva temperatura crítica, será somente gás, mesmo que a injeção de pressão (ou devida redução, em outras substâncias) não irá condensar ou liquefazer o gás. Tomemos como exemplo a própria água: ao nível do mar, com 1 atm de pressão (pressão atmosférica), à 90 ºC, será líquida. A partir de 100 ºC ela passa para o estado de vapor. Se a temperatura for mantida em 100 ºC mas a pressão se elevar, a água irá se liquefazer. Se nessa nova pressão (maior que 1 atm), a água for aquecida até seu "novo" ponto de ebulição, irá ebulir. Novamente, se devida pressão for adicionada a água irá se liquefazer. No entanto, quando a temperatura da água chegar em 374,15 ºC, não poder- se-á liquefazê-la, não importa que pressão for aplicada.
  26. 26. Curva de sublimação- qualquer ponto situado abaixo da curva de ebulição e à direita da curva de sublimação representa as condições de pressãoe temperatura para as quais a substância se apresenta na fase gasosa. Pelo exposto, podemos notar que as curvas indicam a fase em que uma determinada substância se encontra.
  27. 27. Curva de sublimação
  28. 28. EXERCÍCIOS . Ao receber 3000 cal, um corpo de 150 g aumenta sua temperatura em 20 °C, sem mudar de fase. Qual o calor específico do material desse corpo? Resolução: Q = m . c . variação da temperatura 3000 = 150 . c . 20 c = 1 cal/g . °C Obs: Pelo fato de o calor específico ter dado 1cal/g . °C, podemos concluir q essa substância é a água.
  29. 29. EXERCÍCIOS 2. Quantas calorias são necessárias para se aquecer 200 l de água, de 15 °C a 70 °C? Resolução: Q = m . c . variação da temperatura Q = 200000 . 1 . (70 – 15) Q = 11000000 cal
  30. 30. EXERCÍCIOS 3. Determine: a) o calor específico do material b) a capacidade térmica da substância Resolução/ São dados do exercício: m = 1kg = 1000 g Q = + 400 cal t0 = 10 0C tf = 60 0C.
  31. 31.  a) – A variação de temperatura da substância é dada por: ∆t = tf – t0 ∆t = 60 – 10 ∆t = 50 0C - Pela equação da quantidade de calor obtemos o calor específico da substância: Q = m.c.∆t 400 = 1000 . c . 50 400 = 50 000 . c 400 / 50 000 = c c = 0,008 (cal / g . 0C )
  32. 32.  b) – A capacidade térmica é obtida pela equação C = m.c, logo: C = m.c C = 1000 . 0,008 C = 8 cal/0C Respostas : a) c = 0,008 (cal / g . 0C ) b) C = 8 cal/0C

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