CALORI METRIA CALOR: CALORIA: É a energia transferida de um corpo para outro devido haver uma diferença de temperatura ent...
CAPACIDADE TÉRMICA (C)  E CALOR ESPECÍFICO (c) CAPACIDADE TÉRMICA (C):  indica a quantidade de calor que um corpo precisa ...
Na tabela abaixo apresentamos valores do calor específico de algumas substâncias. A água tem grande calor específico, se c...
CALOR SENSÍVEL E CALOR LATENTE CALOR SENSÍVEL : é o calor que, cedido ou recebido por um corpo, provoca nele uma variação ...
EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA   Logo: OBS.: A unidade usual de calor específico é cal / g.°C (caloria por grama veze...
PRINCÍPIO DA IGUALDADE DAS TROCAS DE CALOR Para estudar as trocas de calor entre os corpos, é preciso utilizar recipientes...
Exemplo: <ul><li>(UFRGS) Um corpo de 2 Kg recebe 8000 J de calor e sofre uma variação de temperatura de 100ºC. O valor do ...
MUDANÇAS DE ESTADO DE AGREGAÇÃO
Fusão e Solidificação <ul><li>Quando a temperatura atinge um determinado valor, o sólido começa sua mudança para o estado ...
<ul><li>Calor de Fusão:  Quando uma substância passa do estado sólido para o estado líquido, a quantidade de calor necessá...
Vaporização e Liquefação <ul><li>A vaporização pode ocorrer de dois modos: </li></ul><ul><li>EVAPORAÇÃO:  é a passagem de ...
Calor de Vaporização <ul><li>Quando uma substância passa do estado líquido para o estado de vapor, a quantidade de calor n...
Superfusão <ul><li>Quando retiramos calor de um líquido de modo bastante lento, às vezes é possível levá-lo a uma temperat...
O experimento de Jo ule <ul><li>Dentro de um calorímetro foi colocada certa quantidade de água. Dois corpos suspensos, ao ...
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Calorimetria

  1. 1. CALORI METRIA CALOR: CALORIA: É a energia transferida de um corpo para outro devido haver uma diferença de temperatura entre eles. É a energia necessária para variar em 1°C a temperatura de 1g de água. Logo: 1kcal = 10 3 cal 1 cal = 10 -3 kcal 1cal ≈ 4,186J(Joules) <ul><li>A unidade do Sistema Internacional que corresponde a </li></ul><ul><li>quantidade de calor é o Joule (J), e por razões históricas, </li></ul><ul><li>existe outra unidade, </li></ul><ul><li>a caloria (cal). </li></ul>TEMPERATURA: É o estado termodinâmico de um corpo que associamos ao nível médio de agitação de suas partículas
  2. 2. CAPACIDADE TÉRMICA (C) E CALOR ESPECÍFICO (c) CAPACIDADE TÉRMICA (C): indica a quantidade de calor que um corpo precisa receber ou ceder para que sua temperatura varie uma unidade C = Q ∆ ϴ Unidade usual: cal/ºC C = Capacidade Térmica Q = Quantidade de Calor ∆ ϴ = Variação de Temperatura Suponha que um corpo precise receber 100 calorias de energia térmica para que sua temperatura aumente em 5,0ºC. Dividindo esses dados, vamos encontrar a capacidade térmica desse corpo CALOR ESPECÍFICO (c): indica a quantidade de calor que cada unidade de massa do corpo precisa receber ou ceder para que sua temperatura varie uma unidade, ou seja, é a capacidade térmica por unidade de massa do corpo. c = C = Q m m. ∆ ϴ Supondo que o corpo do exemplo anterior C=20cal/ºC tivesse 100g de massa, seu calor específico seria igual a m = massa, c = calor específico, C= capacidade térmica o valor de 20cal/ºC. Isso significa que, para variar 1ºC, ele precisa receber ou ceder 20 calorias. 0,20cal/gºC
  3. 3. Na tabela abaixo apresentamos valores do calor específico de algumas substâncias. A água tem grande calor específico, se comparada com outras substâncias. Isso explica, por que pela manhã, em regiões litorâneas, o mar está mais frio que a areia. Por ter calor específico maior que o da areia, a água demora mais para se aquecer, pois precisa de maior quantidade de calor para sofrer a mesma variação de temperatura, e também demora mais a resfriar. Substância Calor específico (cal/gºC) Água 1,00 Álcool 0,58 Alumínio 0,219 Chumbo 0,031 Cobre 0,093 Ferro 0,110 Gelo 0,55 Mercúrio 0,033 Prata 0,056 Vidro 0,20 vapor d’água 0,48
  4. 4. CALOR SENSÍVEL E CALOR LATENTE CALOR SENSÍVEL : é o calor que, cedido ou recebido por um corpo, provoca nele uma variação de temperatura. CALOR LATENTE: energia térmica responsável pelas mudanças de estado Equação Fundamental da Calorimetria : c = Q m∆ ϴ ∆ ϴ = ϴ - ϴ o Aumento de temperatura  Calor recebido ϴ > ϴ o  ∆ ϴ >0 => Q >0 (Positivo) Diminuição da temperatura  Calor cedido ϴ < ϴ o  ∆ ϴ < 0 => Q < 0 (Negativo)
  5. 5. EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA Logo: OBS.: A unidade usual de calor específico é cal / g.°C (caloria por grama vezes grau Celsius.) A unidade de Calor pode ser em Caloria ou Joule; 1 cal ≈ 4,18 Joules
  6. 6. PRINCÍPIO DA IGUALDADE DAS TROCAS DE CALOR Para estudar as trocas de calor entre os corpos, é preciso utilizar recipientes especiais cujas paredes sejam isolantes de calor ou adiabáticas (impenetrável). Em um sistema termicamente isolado: Não existe troca de calor entre seus componentes e o meio externo Q recebida + Q cedida =0 O CALORÍMETRO: é um recipiente metálico e isolado termicamente por um revestimento de isopor, mas que na realidade também participa das trocas de calor, cedendo calor para seu conteúdo ou recebendo calor dele. O CALORÍMETRO IDEAL: seria aquele que além de impedir as trocas de calor entre seu conteúdo e o meio externo, não troca calor com os corpos nele contidos. ”existe apenas na teoria”
  7. 7. Exemplo: <ul><li>(UFRGS) Um corpo de 2 Kg recebe 8000 J de calor e sofre uma variação de temperatura de 100ºC. O valor do calor específico desse corpo, em J/Kg.ºC, é: </li></ul>Resolução:
  8. 8. MUDANÇAS DE ESTADO DE AGREGAÇÃO
  9. 9. Fusão e Solidificação <ul><li>Quando a temperatura atinge um determinado valor, o sólido começa sua mudança para o estado líquido, o que chamamos de temperatura de fusão e seu valor depende da substância e da pressão externa </li></ul><ul><li>A temperatura se mantém constante durante todo o processo de fusão </li></ul><ul><li>Isto é, a temperatura só volta a subir depois que todo o sólido tiver se transformado em líquido, pois durante o processo de fusão, o calor é usado não para aumentar a energia cinética das moléculas, mas sim para tirar as moléculas do arranjo cristalino. </li></ul>
  10. 10. <ul><li>Calor de Fusão: Quando uma substância passa do estado sólido para o estado líquido, a quantidade de calor necessária (Q) é proporcional a massa (m) </li></ul><ul><li>Q = Lf . m Lf = Constante </li></ul><ul><li>O Calor de Fusão é igual ao Calor de solidificação . Assim, no caso da água, os dois são iguais a 80cal/g , ou seja, Se são necessárias 8 0 calorias para fundir cada grama de gelo a 0° C, cada grama de água líquida a 0° C precisa perder 80 calorias para se transformar em gelo. </li></ul>Calcule a quantidade de calor necessária para que 200g de gelo a -20ºC sejam transformados em água líquida a 30ºC, são dados: Calor de fusão do gelo: Lf=80cal/g Calor específico do gelo: c=0,50cal/gºC Calor específico da água líquida: c’= 1.0cal/gºC Na figura a seguir representamos as várias etapas do processo e as quantidades de calor necessárias em cada etapa: Q1 = m.c. ∆ ϴ 1 Q2 = Lf.m Q3 = m.c’. ∆ ϴ 3 Q = Q1 + Q2 + Q3 = 2 000 + 16 000 + 6 000 = 24 000cal = 200.0,5.20=2 000 = 80.200=16 000 = 200.1,0.30=6 000
  11. 11. Vaporização e Liquefação <ul><li>A vaporização pode ocorrer de dois modos: </li></ul><ul><li>EVAPORAÇÃO: é a passagem de uma substância do estado líquido para o estado de vapor, pode ocorrer a qualquer temperatura. Ex: roupa no varal, devido ter moléculas cuja velocidade é maior do que o valor médio (que está relacionado a temperatura do corpo), de modo que as moléculas mais rápidas conseguem vencer a tensão superficial, escapando para a superfície livre do líquido, transformando-se em vapor. (é um processo mais lento). </li></ul><ul><li>EBULIÇÃO: quando a pressão desse vapor fica ligeiramente superior à pressão atmosférica, as bolhas se expandem, sobem e estouram na superfície do líquido. </li></ul>A temperatura se mantém constante durante a ebulição
  12. 12. Calor de Vaporização <ul><li>Quando uma substância passa do estado líquido para o estado de vapor, a quantidade de calor necessária (Q) é proporcional à massa (m): </li></ul><ul><li>Q = Lv.m Lv = Constante </li></ul><ul><li>O Calor de vaporização é igual ao Calor de liquefação . Assim, no caso da água, temos o valor de 540cal/g para ambos, ou seja, se são necessárias 540 calorias para vaporizar 1grama de água a 100°C, cada grama de vapor d’água a 100°C precisa perder 540 calorias para se transformar em água líquida. </li></ul>Calcule a quantidade de calor necessária para transformar 200g de água líquida a 70ºC em vapor de água a 120ºC (sob pressão de 1atm). São dados: c=calor específico da água líquida=1,0cal/g°C c’=calor específico do vapor d’água=0,48cal/g°C Lv=calor de vaporização da água=540cal/g No diagrama a seguir, representamos as etapas do processo: Q1 = m.c. ∆ ϴ Q2 = Lv.m Q3 = m.c’. ∆ ϴ ’ =200.1,0.30=6 000cal =200.540=108 000cal =200.0,48.20=1 920cal Q = Q1 + Q2 + Q3 = 6 000cal+108 000cal+1 920cal=115 920cal
  13. 13. Superfusão <ul><li>Quando retiramos calor de um líquido de modo bastante lento, às vezes é possível levá-lo a uma temperatura inferior à temperatura de solidificação, isto é, a substância está a uma temperatura em que normalmente estaria no estado sólido. Essa situação não é estável. Uma pequena agitação fará com que seja imediatamente solidificada, como por exemplo, quando colocamos uma garrafa de vidro com líquido no congelador, ao retirarmos a garrafa do congelador, ocorre uma pequena agitação e o líquido congela rapidamente. </li></ul>
  14. 14. O experimento de Jo ule <ul><li>Dentro de um calorímetro foi colocada certa quantidade de água. Dois corpos suspensos, ao serem libertos, caíam, fazendo girar um conjunto de pás dentro do calorímetro, agitando a água e fazendo sua temperatura variar. Conhecidos os valores das massas dos corpos, da altura de queda e da aceleração da gravidade, Joule calculou o trabalho realizado pelos pesos dos corpos. Por meio do termômetro, ele observou a elevação da temperatura da água e, assim, calculou o valor gerado. Realizando o experimento inúmeras vezes, ele notou uma proporcionalidade entre o calor gerado e o trabalho realizado. </li></ul><ul><li>(quantidade de calor) = k (trabalho realizado) </li></ul><ul><li>K= constante </li></ul><ul><li>Na época, Joule usou unidades inglesas: libras, pés, </li></ul><ul><li>graus Fahrenheit, etc. Transformando para outras unidades, </li></ul><ul><li>ele obteve: </li></ul><ul><li>1cal ≈ 4,186 Newton . metro </li></ul><ul><li>Em homenagem a Joule, a unidade de energia do SI é o Joule(J). Assim: </li></ul><ul><li>1cal ≈ 4,186 Joules = 4,186 J </li></ul>

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