CALORIMETRIA

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CALORIMETRIA

  1. 1. CALORIMETRIA Prof: Kalil
  2. 2. CALOR Energia térmica em trânsito devido à diferença de temperatura; flui espontâneamente do sistema de temperatura mais alta para o de temperatura mais baixa. calor Corpo A Corpo B Ta Tb Ta > Tb FIQUE LIGADO: Pode-se falar em energia térmica de um corpo, porém jamais em calor de um corpo, pois calor não pode estar contido num corpo.
  3. 3. Fluxo de calor Maior temperatura Menor temperatura Depois de um certo tempo: Equilíbrio térmico Mesma temperatura
  4. 4. EXERCÍCIO -1  01- É esse calor intenso que destrói o tumor. Nessa frase, calor é usado como sinônimo de temperatura. No entanto, para a Física, calor é  a) energia presente em corpos que apresentam elevadas temperaturas.  b) energia presente em corpos que apresentam baixas temperaturas.  c) energia transferida de um sistema para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles.  d) energia transferida de um sistema que apresenta baixa temperatura para outro de alta temperatura.  e) energia térmica armazenada nos corpos que possuem temperatura superior a 0 kelvin
  5. 5. Capacidade térmica de um corpo: Capacidade térmica de um corpo é a grandeza que expressa a quantidade de calor que determinado corpo necessita para sofrer uma unidade de variação de temperatura: Para calcularmos a capacidade térmica de um corpo fazemos: Quantidade de calor Q dada ou retirada de C= um corpo ∆Θ Variação de temperatura sofrida pelo corpo
  6. 6.  FIQUE LIGADO!!! Se um corpo possui baixa capacidade térmica ele aquece ou esfria mais rapidamente em comparação com o outro de maior capacidade térmica. VAMOS PENSAR ???? 1- Por quê a areia em dia de Sol aquece mais rápido em comparação com a água do mar ? R: areia possui menor capacidade térmica do que a água do mar.
  7. 7. 2- E a noite o que acontece? R: O corpo que aquece mais rápido, esfria mais rápido: a areia está fria, Enquanto que a água do mar está “quentinha”.
  8. 8. EX.1 Um bloco metálico recebe 2000 calorias, a temperatura aumenta de 20°C para 420°C. Determine a capacidade térmica do bloco. RESOLUÇÃO: SABEMOS QUE : C = Q/ΔT C = 2000 / 400 Temos: C = 5 cal/°C Isso significa que: O corpo deve receber 5 calorias para que sua temperatura aumente de 1°C. FIQUE LIGADO!!!! CAPACIDADE TÉRMICA : UNIDADE: SI : J / K
  9. 9. Calor específico sensível de uma substância É a quantidade de calor que uma unidade de massa de uma substância necessita, para sofrer uma unidade de variação de temperatura. Calculamos o calor específico sensível de uma substância, fazendo: Quantidade de calor Q c= m.∆Θ Massa vezes variação de temperatura
  10. 10. CALOR ESPECÍFICO ( c ) : É uma característica do material que constitui o corpo: c = C/m UNIDADE: S.I. : ( J/kg.K ) O mais usual é : cal/g°C Veja alguns exemplos: água: c = 1 cal/g°C latão: c = 0,092 cal/g°C prata: c = 0,056 cal/g°C
  11. 11. FIQUE LIGADO!!!!! CAPACIDADE TÉRMICA ( C ) Depende da massa e da substância CALOR ESPECÍFICO ( c ) Depende apenas da substância
  12. 12. EXERCÍCIO - 2  Numa aula prática de Termologia, o professor realizou a demonstração a seguir:  I) colocou massas iguais de água e óleo, à mesma temperatura, respectivamente, em dois recipientes de vidro pirex, isolados termicamente em suas laterais e respectivas partes superiores;  II) pegou dois termômetros idênticos e colocou um em cada recipiente;  III) em seguida, colocou esses recipientes sobre uma chapa quente. Passado algum tempo, o professor mostrou para seus alunos que o termômetro do recipiente com óleo exibia um valor de temperatura maior que o do recipiente com água, conforme ilustrado na figura abaixo.
  13. 13.  Considerando-se que a água e o óleo receberam a mesma quantidade de calor da chapa quente, é correto afirmar que a temperatura do óleo era mais alta porque  a) a condutividade térmica da água é igual à do óleo.  b) a condutividade térmica da água é maior que a do óleo.  c) o calor específico latente da água é igual ao do óleo.  d) o calor específico sensível da água é maior que o do óleo
  14. 14. CLASSIFICAÇÃO DO CALOR: Calor Sensível: produz variação de temperatura. Ex: uma barra de alumínio sendo aquecida. Calor Latente: produz mudança de estado. Ex: derretimento de uma barra de gelo, inicialmente a 0°C
  15. 15. EQUAÇÃO GERAL DA CALORIMETRIA Q= m.c.ΔT Onde: Q = quantidade de calor m= massa c = calor específico sensível Δθ = variação de temperatura
  16. 16. EX: 2 Um bloco de alumínio com 600g de massa deve ser aquecido de 10°C para150°C. Sendo de 0,22 cal/g°C o calor específico do alumínio, calcule: a) A quantidade de calor que o bloco deve receber. b) A sua capacidade térmica RESOLUÇÃO: a) Q = mcΔT Q = 600 . 0,22 . 140 Q = 18.480 cal b) C = mc C = 600 . 0,22 C = 132 cal/°C
  17. 17. EXERCÍCIO - 3  O calor solar que atinge a Terra pode ser utilizado para aquecer água. Quando 10 litros de água recebem  4,2 . 105J de calor, sua temperatura sofre um acréscimo, em °C, de  a) 1,0  b) 5,0  c) 10  d) 15  e) 20  Dados: densidade da água 1,0kg/ L  calor específico sensível da água: 1,0cal/g°C  1,0cal = 4,2J
  18. 18. EXERCÍCIO - 4  Alguns refrigerantes light informam no recipiente que 350 mililitros de seu conteúdo possuem teor calórico de l,5kcal. Assinale a seguir a alternativa que representa a variação de temperatura que um litro de água sofreria se essa quantidade de energia fosse destinada exclusivamente para o seu aquecimento.  a) 0,015°C  b) 0,03°C  c) 0,15°C  d) 0,3°C  e) 1,5°C  Lembre-se de que  1ml = 1cm3  densidade da água = 1,0g/cm3  calor específico sensível da água = 1,0cal/g°C
  19. 19. AULA : 3 Potência Calorífica FIQUE LIGADO!!!! Nos vestibulares, está caindo : Sendo : Pot = potência Pot = Q/Δt Δt = tempo UNIDADE: Pot : S.I. : J/s = W ( Watts ) o mais usual: cal/s ÷ 4,2 Obs: W cal/s
  20. 20. EXERCÍCIO- 1  Uma garrafa térmica possui em seu interior 1,0 kg de água a 80°C. Meia hora depois, a temperatura da água caiu para 50°C. Nessas condições, e lembrando que o calor específico da água é 1,0 cal/(g°C), o fluxo de calor perdido pela água foi em média de  a) 1,0 cal/min.  b) 100 cal/min.  c) 500 cal/min.  d) 1 000 cal/min.  e) 4 180 cal/min.
  21. 21. EXERCÍCIO - 2  Em um dia ensolarado, a potência média de um coletor solar para aquecimento de água é de 3 kW. Considerando a taxa de aquecimento constante e o calor específico da água igual a 4 200 J/(kg.°C), o tempo gasto para aquecer 30 kg de água de 25°C para 60°C será, em minutos, de  a) 12,5.  b) 15.  c) 18.  d) 24,5.  e) 26.
  22. 22. EXERCÍCIO - 3  Numa aula de Física, o Professor Carlos Heitor apresenta a seus alunos esta experiência: dois blocos — um de alumínio e outro de ferro —, de mesma massa e, inicialmente, à temperatura ambiente, recebem a mesma quantidade de calor, em determinado processo de aquecimento.  O calor específico sensível do alumínio e o do ferro são, respectivamente, 0,90 J / (g°C) e 0,46 J / (g°C).  Questionados quanto ao que ocorreria em seguida, dois dos alunos, Alexandre e Lorena, fazem, cada um deles, um comentário:  • Alexandre: “Ao final desse processo de aquecimento, os blocos estarão à mesma temperatura.”  • Lorena: “Após esse processo de aquecimento, ao se colocarem os dois blocos em contato, fluirá calor do bloco de ferro para o bloco de alumínio.”  Considerando-se essas informações, é correto afirmar que  a) apenas o comentário de Alexandre está certo.  b) apenas o comentário de Lorena está certo.  c) ambos os comentários estão certos.  d) nenhum dos dois comentários está certo
  23. 23. TROCAS DE CALOR  Dois ou mais corpos, com temperaturas diferentes, quando colocados num calorímetro, trocam calor entre si até atingirem o equilíbrio térmico. LEI GERAL DAS TROCAS DE CALOR Q 1 + Q2 + Q 3 + … = 0
  24. 24. EXEMPLO:  Areco, um marido prendado, resolveu servir café da manhã na cama para sua esposa; assim, misturou 300ml de café a temperatura inicial de 800C com 100ml de leite inicialmente a 200C, podemos afirmar, antes que Areco ganhe o prêmio de maridão do ano, que a temperatura final 0da mistura Dados : ccafé = cleite = 1 cal/g C será igual a ?
  25. 25. Resolvendo, temos:  Qcafé + Qleite = 0 (mcΔT)café + ( mcΔT )leite = 0 300.1.( T – 80) + 100.1.( T- 20)= 0 3T – 240 + T – 20 = 0 4T = 260 T = 650 C

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