Física

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Trabalho produzido por Julio Pansiere Zavarise

Publicada em: Educação
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Física

  1. 1. Equação Fundamental da Calorimetria Física
  2. 2. Calor Quando colocamos dois corpos com temperaturas diferentes em contato, podemos observar que a temperatura do corpo "mais quente" diminui, e a do corpo "mais frio" aumenta, até o momento em que ambos os corpos apresentem temperatura igual. Esta reação é causada pela passagem de energia térmica do corpo "mais quente" para o corpo "mais frio", a transferência de energia é o que chamamos calor.
  3. 3. Calor é a transferência de energia térmica entre corpos com temperaturas diferentes. A unidade mais utilizada para o calor é caloria (cal), embora sua unidade no SI seja o joule (J). Uma caloria equivale a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um grama de água pura, sob pressão normal, de 14,5°C para 15,5°C. A relação entre a caloria e o joule é dada por: 1 cal = 4,186J Partindo daí, podem-se fazer conversões entre as unidades usando regra de três simples. Como 1 caloria é uma unidade pequena, utilizamos muito o seu múltiplo, a quilocaloria. 1 kcal = 10³cal
  4. 4. Se vários corpos com temperaturas diferentes trocam calor e estão isolados termicamente, os de maior temperatura cedem calor aos de menor, até que se estabeleça o equilíbrio térmico. Assim, a soma desses calores sempre é igual a zero.
  5. 5. Capacidade Térmica Capacidade térmica ou capacidade calorífica é a grandeza física que determina o calor que é necessário fornecer a um corpo para produzir neste uma determinada variação de temperatura. Ela é medida pela variação da energia interna necessária para aumentar em um grau a temperatura de um material. A capacidade térmica caracteriza o corpo, e não a substância que o constitui. Dois corpos de massas e de substâncias diferentes podem possuir a mesma capacidade térmica. Dois corpos de massas diferentes e de mesma substância possuem capacidades térmicas diferentes.-------------------------------------------------------------
  6. 6. A Capacidade Térmica é a grandeza física utilizada para caracterizar a variação de temperatura dos corpos ao receber calor. Usando a letra C para designar a capacidade térmica de um corpo , definimos:
  7. 7. Calor Específico • Calor específico é uma grandeza física que define a variação térmica de determinada substância ao receber determinada quantidade de calor. Também é chamado de capacidade térmica mássica. É constante para cada substância em cada estado físico. Pode-se dizer que o calor específico caracteriza uma substância (em determinado estado físico). • A unidade no SI é J/(kg.K) (joule por quilogramas e por Kelvin). Uma outra unidade mais usual para calor específico é cal/(g. C) (caloria por grama e por grau Celsius). O calor específico pode ser medido usando um calorímetro.
  8. 8. É interessante conhecer alguns valores de calores específicos: Substância c (cal/g°C) Alumínio 0,219 Água 1,000 Álcool 0,590 Cobre 0,093 Chumbo 0,031 Estanho 0,055 Ferro 0,119 Gelo 0,550 Mercúrio 0,033 Ouro 0,031 Prata 0,056 Vapor d'água 0,480 Zinco 0,093
  9. 9. Calor Sensível • É denominado calor sensível, a quantidade de calor que tem como efeito apenas a alteração da temperatura de um corpo. • O calor sensível é medido em cal/g.Cº. Essa medição irá nos informar a quantidade de calor (cal) que uma quantidade de massa (g) leva para aumentar ou diminuir sua temperatura (ºC).O calor sensível também é chamado de calor específico e se refere a uma unidade de massa, portanto não depende da massa do material considerado. •
  10. 10. Consideremos um corpo que recebeu ou perdeu uma determinada quantidade de calor Q. Esse calor é denominado calor sensível quando provoca apenas uma variação da temperatura do corpo, sem mudar seu estado de agregação (se o corpo é sólido, continua sólido, se é líquido continua líquido e, se é gasoso, continua gasoso).
  11. 11. Exemplo:  Qual a quantidade de calor sensível necessária para aquecer uma barra de ferro de 2kg de 20 C para 200 C? Dado: Calor específico do ferro = 0,119cal/g C e 2kg = 2000g.
  12. 12. Equação Fundamental da Calorimetria  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. • A equação denominada Equação Fundamental da Calorimetria e nos permite calcular a quantidade de energia trocada (cedida ou recebida) por um corpo quando esta troca de energia acarretar apenas variação na sua temperatura. • Este fenômeno é regido pela lei física , que diz que a quantidade de calor sensível (Q) é igual ao produto de sua massa, da variação da temperatura e de uma constante de proporcionalidade dependente da natureza de cada corpo denominada calor específico.
  13. 13. Equação Q = M.C.∆T Quando: Q>0: o corpo ganha calor. Q<0: o corpo perde calor. Onde: Q – é a quantidade de energia trocada; M – é a massa do corpo; C – é o calor específico do corpo; ∆T - é a variação de temperatura do corpo.
  14. 14. Calor Latente Outra consequência das trocas de calor é uma mudança do estado físico dos corpos. Podemos facilmente derreter o gelo, para isso basta deixá-lo à temperatura ambiente e a troca de calor com o meio fará o serviço. Um fato interessante que ocorre durante a mudança de estado físico é que a temperatura do corpo permanece constante, e isso ocorre porque o calor trocado não está sendo usado para alterar o grau de agitação ou movimentação das moléculas. Nesse caso, ele está sendo usado para alterar o grau de ligação delas. Por exemplo, quando derretemos um corpo, o calor está sendo usado para uma mudança no estado de agregação das moléculas o que o fará, no final, atingir o estado líquido.
  15. 15. Observa-se que quanto mais calor é fornecido para a mudança de estado físico, maior será a massa da substância que sofreu essa transformação. Sendo Q a quantidade de calor trocada para a mudança de estado físico e m, a massa transformada, teremos a seguinte relação: A grandeza L é conhecida como calor latente específico e pode ser determinada em ou no Sistema Internacional em
  16. 16. Quando adicionamos ou extraímos calor de uma substância onde ocorre mudança de estado, damos o nome de calor latente. O calor latente é a energia da disposição e separação das moléculas. Ele não pode ser medido com um termômetro. Quando: Q>0: o corpo funde ou vaporiza. Q<0: o corpo solidifica ou condensa.
  17. 17. Exemplo:  Qual a quantidade de calor necessária para que um litro de água vaporize? Dado: Densidade da água=1g/cm³ e Calor Latente de vaporização da água=540cal/g.
  18. 18. Calor • O corpo muda de temperatura . Sensível Calor Latente • O corpo muda de Estado Físico. O calor total de uma substância é igual a soma de seus calores latente e sensível.
  19. 19. EXPERIMENTO : “BARQUINHO A VAPOR” O experimento “Barquinho a vapor” trata-se de uma máquina térmica bastante simples, que utiliza materiais de baixo custo e facilmente encontrada. O experimento consiste basicamente em realizar um processo de conversão de energia térmica em energia mecânica ou cinética, a qual produz o movimento característico do barco a vapor, que se move lentamente aos trancos, impulsionado pelo vapor d’água que é aquecida no tubo de cobre disposto em formato espiral, formando assim uma serpentina de aquecimento, que no caso é considerada o motor da maquina térmica.
  20. 20. BARQUINHO A VAPOR
  21. 21. Componentes :

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