1. FÍSICA
CALORIMETRIA
1. INTRODUÇÃO
3. CALOR ESPECÍFICO DE UMA SUBSTÂN-
Vamos considerar uma moeda quente que, CIA (C)
quando mergulhada em uma porção de água fria, tem
sua temperatura diminuída. É a razão entre a capacidade térmica C de um
Inicialmente, a temperatura da moeda é maior corpo constituído da substância considerada e a mas-
que a da água. De acordo com a teoria cinética, as sa m do corpo:
C
moléculas da moeda têm maior agitação que as molé- c= C = mc
m
culas de água, ou seja, maior energia cinética média.
Quando a moeda é mergulhada na água, acon- A capacidade térmica de uma substância de-
tece uma transferência de energia das moléculas da pende da natureza e da quantidade da substância. O
moeda para as da água, diminuindo a temperatura da calor específico depende da natureza da substância,
moeda e aumentando a da água. À medida que as mas não depende da quantidade.
temperaturas se igualam, cessa a transferência de e-
Exemplo:
nergia e, nessa situação, atingimos o equilíbrio tér-
mico. A essa energia transferida da moeda para a 1kg de ferro tem o mesmo calor específico de
água, devido à diferença de temperatura, damos o 2kg de ferro, mas os 2kg de ferro têm capacidade
nome de calor. térmica maior.
Caro aluno, não esqueça!!! Fórmula fundamental da calorimetria
Consideremos dois corpos A e B, com tempe-
O termo calor é usado para indicar a energia raturas TA > TB , haverá, então, passagem de energia do
que se transfere de um corpo, ou sistema, a outro, não
corpo A para o corpo B, até que os dois tenham a
sendo usado para indicar a energia que um corpo
mesma temperatura (equilíbrio térmico). A quantida-
possui.
de de calor trocada entre os corpos A e B pode ser
A unidade de quantidade de calor [Q] no Sis-
calculada com a expressão abaixo:
tema Internacional é o joule (J). As unidades mais
usadas, no entanto, são a caloria (cal) e seu múltiplo, CALOR
o quilocaloria (kcal).
Definição de caloria ⇒ 1 caloria é a quantida- A B
de de calor necessária para elevar a temperatura de
1g de água de 14,5ºC a 15,5ºC, sob pressão normal.
1 cal = 4,186 J
1 kcal = 103 cal Q = mc ∆T
2. CAPACIDADE TÉRMICA DE UM CORPO Em que:
Q = quantidade de calor sensível (cal)
(C)
m = massa do corpo (g)
Representa a quantidade de calor necessária  cal 
c = calor específico 
 

para que a temperatura do corpo varie de 1 grau. Siga  g ⋅ °C 
o exemplo: ∆ T = Tf - Ti = variação de temperatura (°C)
Um pedaço de ferro de 100g é aquecido Se:
num calorímetro de 20° C para 50° C, rece-
Tf ≥ Ti ⇒ Q > 0 (calor recebido pelo corpo)
bendo para isso uma quantidade de calor
Tf ≤ Ti ⇒ Q < 0 (calor cedido pelo corpo)
(Q) de aproximadamente 330 cal. Ou seja,
precisou de 11cal para aquecer 1° C. As- Calor sensível → define-se calor sensível
sim, a capacidade térmica desse pedaço de como a quantidade de calor dada a uma
ferro é de 11cal/ºC. Daí, temos que: substância, a fim de que esta sofra apenas
Q uma variação de temperatura, sem que o-
C=
∆T corra mudança de fase.
C = Capacidade térmica (cal / °C).
Q = Quantidade de calor.
∆T = Variação de temperatura.
Editora Exato 5

2. Calor específico de algumas substâncias: 6. CALORÍMETRO
Para medir a quantidade de calor recebida ou
Substância Calor específico (cal/g°C)
cedida por uma substância, usamos um aparelho
Alumínio 0,219
chamado calorímetro, que tem a propriedade de não
Água 1,000
efetuar trocas de calor com o ambiente.
Estanho 0,055
Ferro 0,119
Gelo 0,550
Mercúrio 0,033
Calor específico da água:
Note, na tabela anterior, que o calor específico
da água é bem superior ao das demais substâncias.
Na verdade, na natureza, pouquíssimas substâncias
possuem calor específico maior. Como exemplo, po-
demos citar o hélio. O fato de a água possuir elevado
calor específico significa que precisamos de uma
grande quantidade de calor para produzir uma eleva-
ção de temperatura relativamente pequena numa de-
terminada massa d’água. Como conseqüência, o Um dos modelos mais simples é o calorímetro
clima de regiões que possuem grandes quantidades de água, com capacidade para cerca de 2 l . É for-
de água (como as litorâneas) sofre menores variações mado por um recipiente de cobre, alumínio ou ferro,
de temperatura, tendo, portanto, um clima mais ame- envolvido por um material isolante, como o isopor, e
no. Isso não ocorre, por exemplo, em desertos, pois a que contém uma quantidade conhecida de água. Um
areia tem baixo calor específico. termômetro é colocado através da tampa do recipien-
te, a fim de se verificar a temperatura do sistema.
4. PRINCÍPIO DA IGUALDADE DAS TROCAS
DE CALOR ESTUDO DIRIGIDO
Consideramos vários corpos com temperaturas 1 O que é calor?
diferentes colocados em contato, constituindo um sis-
tema termicamente isolado (não troca calor com o
meio externo), por exemplo, uma caixa de isopor. 2 Temos duas amostras de ferro, uma têm 1kg e a
Como as temperaturas são diferentes, os corpos tro- outra possui 2kg. Pergunta-se:
cam calor até atingirem o equilíbrio térmico. a) Qual das duas tem o maior calor específico?
Como não há trocas com o meio externo, a b) Qual possui a maior capacidade térmica?
quantidade de calor recebida pelos corpos mais frios
é exatamente igual à quantidade de calor cedida pelos 3 Escreva a equação de calor sensível, diga o que
corpos mais quentes. Adotando, para quem cede, o significa cada símbolo, e sua unidade usual.
sinal negativo, e para quem recebe calor, o sinal posi-
tivo; podemos afirmar que: num sistema termicamen-
te isolado, a soma das quantidades de calor recebido EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
e cedido é nula.
∑ Qrecebido + ∑ Qcedido = 0 1 Calcule a quantidade de calor necessária para e-
levar a temperatura de 200g de H2O de 20ºC para
5. CALOR LATENTE 30ºC. Use calor específico da água 1cal/gºC.
É a quantidade de calor que um grama de uma Resolução:
substância precisa ganhar ou perder para mudar de Utilizando a equação Q = mc ∆t , temos:
uma fase a outra. Q=200.1(30-20)
Durante a mudança de fase de uma substância Q=200.1.10
pura, se a pressão permanece constante, a temperatu- Q=2000cal
ra também permanece constante.
Q = m ⋅L
2 Misturam-se 40l de água a 60ºC com 20l de á-
Q = quantidade de calor trocada durante a mu- gua a 30ºC. Calcule a temperatura final da mistu-
dança de fase (cal). ra. Dado C H O = 1 / g ºC .
cal
m = massa do corpo (g). 2
L = calor latente de mudança de fase (cal /g). Resolução:
Editora Exato 6

3. Quando se trata de mistura, é preciso lembrar Calor específico da água líquida = 1,0 cal/gºC
que a quantidade de calor cedida pelo mais quente é Calor específico do gelo = 0,5 cal/gºC
totalmente transferida para o mais frio, pois aqui con- Calor latente de fusão da água = 80 cal/g
sideramos que o sistema é isolado termicamente, ou
seja, não perde energia para o ambiente. Assim temos
5 Um rapaz deseja tomar banho de banheira, com
QCED = QRED água a uma temperatura de 30°C, misturando á-
gua quente e fria. Inicialmente, ele coloca 100L
mC ∆t = m2C ∆t
1
de água fria a 20°C. Desprezando a capacidade
40.000 ⋅1(TF − 60 ) = 20.000 ⋅1(TF − 30 )
térmica da banheira e a perda de calor da água,
40.000 (TF − 60 ) = 20.000 ( 30 −T F
/ /// / /// ) pergunta-se:
4 (TF − 60 ) = 2 ( 30 −TF ) → a) Quantos litros de água, a 50°C, ele deve colo-
4 F − 240 = −2 F + 60 →
T T car na banheira?
4 F + 2 F = 60 + 240 →
T T b) Se a vazão da torneira de água quente é de
300 0,20L/s, durante quanto tempo a torneira deve
6 F = 300 → TF =
T
6 permanecer aberta?
T F = 50ºC
GABARITO
Lembre-se ainda que 1l de H2O corresponde a
1.000g; assim, 40l=40.000g e 20l=20.000g. Estudo dirigido
1 Calor é energia térmica em trânsito, passando es-
EXERCÍCIOS pontaneamente do corpo mais quente para o mais
frio. Lembre-se de que não é correto afirmar que
1 A definição de calor é: um corpo possui calor.
a) a mesma de temperatura.
2
b) energia transferida entre corpos devido à dife-
a) O calor específico depende da natureza da
rença de temperatura.
substância, mas independe da quantidade. C como as
c) energia armazenada em corpos quentes.
amostras são de ferro possuem o mesmo calor especí-
d) energia armazenada em corpos frios.
fico.
e) energia total de um corpo.
b) A capacidade térmica, depende da natureza
e da quantidade da substância; logo, a amostra de 2kg
2 Julgue os itens abaixo: possui maior capacidade térmica.
1 Dois corpos à mesma temperatura estão em 3 Q = mc ∆t
equilíbrio térmico e não trocam calor entre si.
2 Quanto maior o calor latente de um corpo, Q = quantidade de calor - calorias (cal)
maior a quantidade de calor que uma certa m = massa – grams (g)
massa do corpo deve receber para que tenha c = calor específico – cal/gºC
um certo aumento de temperatura. ∆t = variação de temperatura – Celsius (ºC)
3 Dois corpos de mesmo calor específico po-
dem ter capacidades térmicas diferentes. Exercícios
4 O calor armazenado em um corpo é denomi-
1 B
nado calor específico.
2 V, F, V, F
3 Um certo corpo sólido, de 200g, que está inici- 3 0,1 cal/g°C
almente a 10ºC, é aquecido até 40ºC. Para tanto, 4 2200 cal
absorveu 600cal de calor. Determine o calor es-
pecífico do material que constitui este sólido. 5 a) 50L b) 250s
4 Um cubo de gelo de 20g, que estava inicialmente
a −10°C , é retirado do congelador e colocado em
um copo. Após estar em equilíbrio térmico com o
ambiente, que está a 25ºC, que quantidade de ca-
lor o gelo terá absorvido?
Dados:
Editora Exato 7