1) O documento descreve conceitos fundamentais de calorimetria como calor, calor sensível, calor latente, equação fundamental da calorimetria e capacidade térmica. 2) São apresentadas equações para calcular a quantidade de calor trocado entre corpos e a variação de temperatura resultante. 3) São listados alguns valores típicos de calor específico de diferentes substâncias.

1. Calorimetria
Professor Marciano Forest “Marcianinho”

2. CALOR
Calor é energia térmica em trânsito entre
corpos de diferentes temperaturas.
 Considere dois corpos A e B em diferentes temperaturas
TA e TB, tais que a temperatura do corpo A seja maior que
a temperatura do corpo B;
 Cada corpo possui energia térmica e essa energia é
transferida do corpo de maior temperatura, no caso
acima A, para para o corpo de menor temperatura (corpo
B);
 A transferência da energia térmica cessa no momento em
que os dois corpos atingirem a mesma temperatura: o
EQUILÍBRIO TÉRMICO.

3. . Calor Sensível  quantidade de calor que um
determinado corpo cede ou recebe, quando variar
sua temperatura. Causa a variação de temperatura
de um sistema.
Calor Latente  quantidade de calor que um
determinado corpo cede ou recebe, quando mudar
sua fase ou estado físico. Durante a mudança de
estado a temperatura permanece constante.
Calor Específico (c): corresponde à quantidade de
calor que se deve fornecer ou retirar de uma massa
unitária da substância, para variar de 1°C a sua
temperatura. Depende da substância.

4. EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA
. .Q m c t 
t
Q
C


m
C
c 
 Definimos a capacidade térmica, C, e o calor específico,
c, respectivamente, como segue:
 Isolando C na segunda equação e substituindo-o na
primeira, obtemos:

5. Que
Macete !
...
TcmQ  ..
onde:
Q  quantidade de calor
m  massa
c  calor específico
T  variação de
temperatura
Observações:
T > To  T > 0  Q > 0 (calor recebido pelo corpo: o
corpo ganha calor)
T < To  T < 0  Q < 0 (calor cedido pelo corpo: o
corpo perde calor)

6. Capacidade Térmica de Um Corpo (C):
quantidade de calor necessária para que a
temperatura do corpo varie de 1°C. Depende da
massa do corpo e da natureza da substância.
Unidades:
No SI  J/K
Prática  cal/°C+ 2
equações
...
cmC . comi muita coxinha ...
T
Q
C

 comi quibe à tarde ...

7. MUITO IMPORTANTE!
 A capacidade térmica é uma característica
do corpo e não da substância.
 Portanto, diferentes blocos de alumínio têm
diferentes capacidades térmicas, apesar de
serem da mesma substância.
 Calor específico é uma característica da
substância e não do corpo.
 Portanto cada substância possui o seu calor
específico.

8. Tabela com alguns valores de calor
específico.
Substância Calor
Específico
(cal/g.oC)
água 1,000
álcool 0,580
alumínio 0,219
chumbo 0,031
cobre 0,093
ferro 0,110
gelo 0,550
mercúrio 0,033
prata 0,056
vidro 0,200
vapor d'água 0,480
 O calor específico possui uma certa variação com a
temperatura. A tabela mostra um valor médio.

9. UNIDADES DE MEDIDAS
Unidades usuais Unidades do SI
Q............cal...........................Joule (J)
m.......grama (g)................quilograma (kg)
t.......Celsius (oC)………..…..Kelvin (K)
c..........cal/g.oC………….…….J/kg.K

10. POTÊNCIA
 É a grandeza que expressa a quantidade de
energia fornecida por uma fonte a cada unidade
de tempo.
 É a rapidez com a qual uma certa quantidade de
energia é transformada.
t
Q
P


Unidades usuais Unidades do SI
Q..............cal...............................Joule (J)
t........minuto (min)…….…...…..segundo (s)
P… …cal/min…………….…Watt (W) = J/s

11. 1) Quando dois corpos de tamanhos
diferentes estão em contato e em equilíbrio
térmico, e ambos isolados do meio ambiente,
pode-se dizer que:
a) o corpo maior é o mais quente.
b) o corpo menor é o mais quente.
c) não há troca de calor entre os corpos.
d) o corpo maior cede calor para o corpo
menor.
e) o corpo menor cede calor para o corpo
maior.

12. 2) Quando uma enfermeira coloca um termômetro
clínico de mercúrio sob a língua de um paciente, por
exemplo, ela sempre aguarda algum tempo antes fazer
a sua leitura. Esse intervalo de tempo é necessário
a) para que o termômetro entre em equilíbrio térmico
com o corpo do paciente.
b) para que o mercúrio, que é muito pesado, possa
subir pelo tubo capilar.
c) para que o mercúrio passe pelo estrangulamento do
tubo capilar.
d) devido à diferença entre os valores do calor
específico do mercúrio e do corpo humano.
e) porque o coeficiente de dilatação do vidro é
diferente do coeficiente de dilatação do mercúrio.

13. 3) Uma certa quantidade de água a temperatura de
0°C é mantida num recipiente de vidro. Inicia-se
então o aquecimento da água até a temperatura de
100°C. Desprezando-se a dilatação do recipiente, o
nível da água em seu interior durante o aquecimento:
a) mantêm-se constante;
b) aumenta somente;
c) diminui somente;
d) inicialmente aumenta e depois
diminui;
e) inicialmente diminui e depois
aumenta.

14. 4) Uma batata recém-cozida, ao ser retirada da água
quente, demora para se esfriar.
Uma justificativa possível para esse fato pode ser
dada afirmando-se que a batata tem
a) alta condutividade térmica.
b) alto calor específico.
c) baixa capacidade térmica.
d) baixa quantidade de energia interna.

15. 03) O gráfico a seguir representa a temperatura em
função do tempo para um líquido não volátil,
inicialmente a 20°C. A taxa de aquecimento foi
constante e igual a 200cal/min. Qual a capacidade
térmica desse líquido, em unidades de cal/°C?
a) 50
b) 100
c) 200
d) 400
e) 300

16. 04) Um corpo de massa 100g ao receber 2400 cal varia
sua temperatura de 20°C para 60°C, sem variar seu
estado de agregação. O calor específico da substância
que constitui esse corpo, nesse intervalo de
temperatura, é:
a) 0,2 cal/g.°C
b) 0,3 cal/g.°C
c) 0,4 cal/g.°C
d) 0,6 cal/g.°C
e) 0,7 cal/g.°C.

18. Princípios da Calorimetria

19. .Princípio da Igualdade das Trocas de Calor:
“Quando dois ou mais corpos, a temperaturas
diferentes, são colocados no interior de um
recipiente termicamente isolado, eles trocam de
calor entre si. A soma das quantidades de calor
recebidas por uns é igual à soma das quantidades de
calor cedidas por outros.”
  0QQQ cedidosrecebidos

20. Calorímetro (Vaso Adiabático): Recipiente que
não permite a troca de calor com o meio exterior. É
muito utilizado para a determinação do calor
específico de corpos.

21. Equilíbrio Térmico: Quando dois ou mais corpos
trocam calor há transferência da energia térmica
do corpo mais quente para o corpo mais frio. O
equilíbrio térmico vai ocorrer quando já não
houver um corpo mais quente ou um mais frio, ou
seja, quando os corpos atingirem a mesma
temperatura.
A temperatura final será igual para todos os
corpos.
Equilíbrio Térmico  TA = TB = Tequilíbrio

22. 05) (UFSM - RS) Um corpo de 400g e calor específico
sensível de 0,20cal/g°C, a uma temperatura de 10°C, é
colocado em contato térmico com outro corpo de 200g e
calor específico sensível de 0,10cal/g°C, a
uma temperatura de 60°C. A temperatura final, uma vez
estabelecido o equilíbrio térmico entre os dois corpos,
será de:
 a) 14°C
 b) 15°C
 c) 20°C
 d) 30°C
 e) 40°C

23.  06) (FUVEST) Num calorímetro contendo 200g de água
a 20°C coloca-se uma amostra de 50g de um metal a
125°C. Verifica-se que a temperatura de equilíbrio é de
25°C. Desprezando o calor absorvido pelo calorímetro, o
calor específico sensível desse metal, em cal/g°C, vale:
 a) 0,10
 b) 0,20
 c) 0,50
 d) 0,80
 e) 1,0

24.  07) (PUCCAMP) Uma barra de cobre de massa 200g é
retirada do interior de um forno, onde estava
em equilíbrio térmico, e colocada dentro de um
recipiente de capacidade térmica 46cal/°C que contém
200g de água a 20°C. A temperatura final de equilíbrio é
de 25°C. A temperatura do forno, em °C,
é aproximadamente igual a: Dado: CCu = 0,03 cal/g°C
 a) 140
 b) 180
 c) 230
 d) 280
 e) 300

25.  10) (UFLA-2005) Num calorímetro de capacidade
térmica 10cal/ºC, tem-se uma substância de massa
200g, calor específico 0,2 cal/gºC à 60ºC. Adiciona-se
nesse calorímetro uma massa de 100g e de calor
específico o,1 cal/gºC à temperatura de 30ºC. A
temperatura de equilíbrio será:
 55ºC
 45ºC
 25ºC
 30ºC
 70ºC

26.  (UFPEL/2000) Num dia muito quente, Roberto pretende tomar um
copo de água bem gelada. Para isso, coloca, num recipiente
termicamente isolado e de capacidade térmica desprezível, 1000 g
de água a 15°C e 200 g de gelo a – 6°C. Esperando pelo equilíbrio
térmico, Roberto obterá:
 São dados:
 Calor específico da água = 1 cal/g°C
 Calor específico do gelo = 0,5 cal/g°C
 Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
 a) 1020 g de água e 180 g de gelo, ambos a 0°C.
 b) 1180 g de água e 20 g de gelo, ambos a 0°C.
 c) 1100 g de água e 100 g de gelo, ambos – 1°C.
 d) 1200 g de água a 0°C.
 e) 1200 g de água a 1°C.

27.  (UFG/2003) O Brasil possui aproximadamente
27 milhões de chuveiros elétricos instalados em
residências. Mesmo que apenas uma fração
desses chuveiros esteja ligada ao mesmo
tempo, o consumo de energia desses aparelhos
ainda é muito grande, principalmente em
horários de maior demanda de energia. Uma
alternativa viável é a utilização de coletores de
energia solar com o objetivo de aquecer água.

28.  Suponha que um sistema de aquecimento solar
de água, com placas coletoras de área igual a 8
m2, seja utilizado em uma residência para
aquecer 1 m3 de água contido em um
reservatório. O sistema possui uma eficiência de
60%, isto é, ele converte 60% da energia solar
incidente em calor. Considere que a intensidade
da radiação solar vale I = 700 W/m2, que o calor
específico da água vale c(água) = 4.200 J/kg°C
e que a densidade da água vale d = 1,0×103
kg/m3.

29. a) Calcule, em horas, o tempo necessário
para que a temperatura da água no
reservatório aumente 20 °C.
b) Sabendo que um kWh de energia
elétrica custa R$ 0,27, calcule quanto se
gastaria para realizar o mesmo
aquecimento usando energia elétrica.

30. Deseja-se resfriar 20 litros de cha, inicialmente a 90oC, ate
atingir a temperatura de 20oC. Para atingir este objetivo e
colocado gelo, a 0oC, juntamente com o cha num recipiente
termicamente isolado. Considerando para o cha a mesma
densidade e o mesmo calor especifico da Água, a
quantidade de gelo que deve ser misturada e
(A) 14 kg
(B) 15,4 kg
(C) 17,5 kg
(D) 140 g
(E) 17,5 g