Transferência de Calor

1. Transferência do
Calor
PROFª PRISCILA CORRÊA

2. Definição de Calor
 Calor é um fluxo de energia, ou energia em trânsito, que se manifesta
quando existem dois ou mais sistemas com temperaturas diferentes e que
flui, espontaneamente, dos corpos mais “quentes” para os mais “frios”, até
que atinja o equilíbrio térmico ou que a interação entre eles seja desfeita.

3. Condução
 Consiste na transferência de calor por meio da vibração das moléculas que
constituem um corpo, geralmente sólido.

4. Condução

5. Condução
Os esquimós fazem suas casas, os iglus, com blocos
de gelo, porque o gelo é isolante térmico, mantendo o
ambiente interno mais quente que o externo.
No inverno, os pássaros costumam eriçar suas penas para
acumular ar entre elas. Sendo isolante térmico, o ar diminui
as perdas de calor para o ambiente.

6. Convecção
 É a propagação que ocorre nos fluidos (líquidos, gases e vapores) em virtude de
uma diferença de densidades entre as partes do sistema.

7. Convecção
O congelador de uma geladeira é colocado na
parte superior para que se formem correntes
de convecção: o ar frio desce e o ar quente
sobe. Dessa maneira, resfria-se o interior do
refrigerador.

8. Convecção
O ar condicionado opera colocando ar frio
dentro de um ambiente. Porém, eles
causam melhor efeito quando colocados na
parede superior de uma sala, porque dessa
forma provocam a convecção do ar, com a
descida do ar frio e a subida do ar quente.

9. Irradiação
 É a transmissão de calor por intermédio de ondas eletromagnéticas. Somente a
energia se propaga não sendo necessário nenhum meio material.
A energia que recebemos do Sol chega até
nós por irradiação. Entre os astros existe o
vácuo, onde a inexistência de meio material
contínuo impede a ocorrência tanto de
condução como de convecção.

10. Irradiação
A garrafa térmica ao ser construída, faz com que os três
processos de propagação sejam reduzidos a um
mínimo:
 Entre as paredes duplas da garrafa faz-se vácuo
para impedir a condução;
 As paredes espelhadas interna e externamente
impedem que raios infravermelhos sejam refletidos,
evitando a irradiação.
 A tampa bem fechada impede a convecção.

11. CALORIMETRIA
PRISCILA CORRÊA| FÍSICA-2°ANO

12. Definição de Calor
 Calor é um fluxo de energia, ou energia em trânsito, que se manifesta
quando existem dois ou mais sistemas com temperaturas diferentes e que
flui, espontaneamente, dos corpos mais “quentes” para os mais “frios”, até
que atinja o equilíbrio térmico ou que a interação entre eles seja desfeita.

13. Definição de Energia Térmica
 Energia Térmica é o somatório das energias de agitação das partículas de
um corpo e depende da sua temperatura e do número de partículas
existentes.

14. Calor Sensível
 É a quantidade de calor que, recebido ou cedido por um corpo, provoca nele
uma variação de temperatura.
 Onde:
Q: quantidade de calor (cal ou J)
m: massa (g)
c: calor específico (cal/g°C)
ΔT: variação da temperatura (Tfinal – Tinicial)
𝑸 = 𝒎. 𝒄. 𝚫𝑻
1 cal = 4,18 J
1Kcal = 1000 cal

15. Calor Específico (c)
 O calor específico é uma grandeza característica da substância que
constitui o corpo e mede a quantidade de energia necessária para que 1 g
sofra a variação de temperatura de 1 °C.
 Ex.: Suponha que um material tenha 0,4 cal/g°C. Significa que são
necessários 0,4 calorias para cada 1g dessa substância varie sua
temperatura de 1°C.
 No SI a unidade de medida é cal/g°C. Uma outra unidade usual é o J/g°C

16. Calor Específico (c)

17. Calor Específico - Água
Abaixo de 0 °C Entre 0°C e 100 °C Acima de 100 °C

18. Capacidade Térmica (C)
 Representa a quantidade de calor que o corpo precisa receber ou ceder para
sofrer uma variação unitária de temperatura.
 Ex.: Um corpo que possui capacidade térmica de 5 cal/°C necessita de 5 cal
para sofrer uma variação de 1°C.
 No SI, a unidade de capacidade térmica é cal/°C.
 A capacidade térmica é dada por:
ou
Onde:
C: capacidade térmica (cal/ºC)
m: massa (g)
c: calor específico (cal/g°C)
𝑪 = 𝒎. 𝒄 𝑪 =
𝑸
𝚫𝑻

19. Exemplos
 Quantas calorias devem ser fornecidas a 100g de uma substância de
calor específico 0,60 cal/g°C para que a sua temperatura se eleve de
20°C para 50°C?
 Determine a quantidade de calor que 20 g de água devem perder para
que sua temperatura diminua de 30°C para 15°C. O calor específico da
água é 1cal/g°C.

20. Trocas de Calor
 Considere dois corpos A e B de temperaturas diferentes (TA > TB) em um
ambiente termicamente não isolado.

21. Calorímetro
 Equipamento que permite realizar trocas de calor entre dois ou mais corpos isolando-os
do meio externo.

22. Trocas de Calor
 Agora considere dois corpos A e B de temperaturas diferentes (TA > TB) no
interior de um recipiente isolado termicamente e de capacidade térmica
desprezível.

23. Trocas de Calor
 Durante o intervalo de tempo em que houver transferência de calor, o
corpo A perde uma quantidade de calor QA e o corpo B recebe uma
quantidade de calor QB. Como somente os dois corpos trocm calor, as
quantidades de calor QA e QB têm módulos iguais, mas sinais contrários,
pois o calor recebido é positivo e o calor perdido é negativo:
QA = - QB
ou ainda:
𝑄𝐴 +
𝑄𝐵 = 0

24. Exemplos
 O alumínio tem calor específico igual a 0,20 cal/g°C e a água líquida 1,0 cal/g°C.
Um corpo de alumínio de massa 10 g e à temperatura de 80 °C, é colocado em
10 g de água à temperatura de 20 °C. Considerando que só há trocas de calor
entre o alumínio e a água, determine a temperatura final de equilíbrio térmico.
 Um corpo de massa 200 g a 50°C, feito de material desconhecido, é
mergulhado em 50 g de água líquida a 90 °C. O equilíbrio térmico se estabelece
a 60 °C. Sendo 1,0 cal/g°C o calor específico da água, e admitindo só haver
trocas de calor entre o corpo e o a água, determine o calor específico do
material desconhecido.

25. Mudança de Estado Físico
 As transições entre uma fase e outra
acontecem mediante trocas de calor.
Algumas exigem o fornecimento de calor
e outras, a retirada.
 De acordo com a teoria molecular a
temperatura de uma substância não
muda durante uma mudança de fase.

26. Mudança de Estado Físico
De acordo com a teoria molecular a
temperatura de uma substância não muda
durante uma mudança de fase.

27. Mudança de Estado Físico

28. Curvas de Aquecimento e
Resfriamento
Aquecimento da água

29. Curvas de Aquecimento e
Resfriamento
Resfriamento da água

30. Calor Latente
 Quando uma substância está mudando de estado físico, ela absorve ou perde calor sem
que sua temperatura varie. A quantidade de calor absorvida ou perdida é chamada de
calor latente.
Onde:
Q: quantidade de calor (cal) m: massa (g) L: calor latente da substância (cal/g)
𝑄 = 𝑚. 𝐿

31. Exemplos
 Calcule a quantidade de calor necessária para se fundir 200g de gelo a 0°C.
Dado: Lfusão = 80 cal/g.
 Calcule a massa de vapor de água que perdeu 2000 calorias durante a
condensação. Dado: Lcond = - 540 cal/g

32. Exemplos

33. Exemplos
 Calcule a quantidade de calor necessária para se obter vapor de água a 110ºC a
partir de 10 g de gelo inicialmente a - 20°C. Dados:
cgelo = 0,5 cal/g°C
Lfusão = 80 cal/g
cágua = 1,0 cal/g°C
Lvapor = 540 cal/g
cvapor = 0,48 cal/g°C