Calorimetria

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Em termodinâmica, calorimetria é um ramo da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor.[1] Calor significa uma transferência de energia térmica de um sistema para outro, ou seja: podemos dizer que um corpo recebe calor, mas não que ele possui calor.

A calorimetria é uma ramificação da termologia que analisa os problemas enfrentados na troca de calor em sistemas de temperaturas diversas no interior de recipientes isolados do meio externo ou não. Podemos exemplificar a situação, se dois corpos X e Y possuem temperaturas TA e TB, sendo TA > TB, forem colocados dentro de um recipiente termicamente isolado do meio externo, pode-se observar que após certo tempo, os corpos vão aprestar temperaturas iguais, TA=TB. Em um sistema termicamente isolado, a temperatura de equilíbrio entre os corpos em contato será sempre maior que a menor temperatura e sempre menor que a maior temperatura.[2][3]

Termologia[editar | editar código-fonte]

Calor - Energia térmica que flui de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles. Pode ser adicionado ou removido de uma substância. É medido em calorias ou joules S.I.

Calor sensível - É o calor absorvido ou cedido por um corpo que tem como consequência a variação da energia cinética de vibração, que, atua diretamente na temperatura do corpo em questão. O corpo que absorve ou distribui calor, mantém seu estado de agregação, variando sua temperatura.

Calor latente - É o calor cedido ou absorvido por um corpo que tem como consequência a variação da energia potencial. O corpo que absorve ou distribui, mantém sua temperatura constante, porém passa por mudança de estado físico.

Capacidade térmica (C) - É a razão entre a quantidade de calor e a variação de temperatura.[1]. A capacidade térmica de um sistema entre dois ou mais corpos, corresponde a soma dos calores individuais da capacidade térmica de cada corpo.

  • C: capacidade térmica do corpo.
  • Q: quantidade de calor trocada pelo corpo.
  • : variação de temperatura do corpo.

A unidade de capacidade térmica no S.I. é o J/K (joule por kelvin).

Calor específico (c): É a capacidade específica de uma substância de mudar sua temperatura ao receber ou liberar calor para cada massa unitária que esta vier a se incluir. Isto quer dizer que a Capacidade Térmica de um corpo é dada pelo Calor Específico da substância que o compõe e sua massa. Quanto menor o calor específico de uma substância, menor será a quantidade de calor necessária para elevar a sua temperatura. O calor específico depende do estado de agregação do sistema, sendo maior no estado líquido do que no estado sólido.

A unidade usual para determinar o calor específico é

e no S.I. é o J/K.kg

  • c: calor específico de um dado material.
  • C: capacidade térmica da amostra deste material.
  • M: massa da amostra deste material.

Uma caloria (1 cal): é a quantidade de calor necessária para aquecer, sob pressão normal, 1,0 g de água de 14,5°C a 15,5°C.[4]

Função Fundamental da Calorimetria[editar | editar código-fonte]

(Quantidade de Calor Sensível)

Ocorre mudança de temperatura nas substâncias.

  • Q>0 (o corpo recebe calor) (o corpo se aquece).
  • Q<0 (o corpo cede calor)(o corpo se esfria).

Quantidade de Calor Latente[editar | editar código-fonte]

Ocorre mudança de estado físico nas substâncias.

Propriedades envolvidas nas trocas de Calor (Princípios da Calorimetria)[editar | editar código-fonte]

Imagem para calorimetria, explicação de transferência de calor até que o sistema fique em equilibrio.
  1. Princípios de transformações inversas: a quantidade de calor que um corpo recebe é igual, em módulo, à quantidade de calor que um corpo cede ao voltar, pelo mesmo processo, à situação inicial.
  2. Princípio do Equilíbrio Térmico: quando vários corpos inicialmente a temperaturas diferentes trocam calor entre si, e só entre si, observamos que alguns perdem enquanto outros recebem calor, de tal maneira que decorrido um certo tempo, todos estacionam numa mesma temperatura, chamada temperatura de equilíbrio térmico.
  3. Princípio da Igualdade das Trocas de Calor: quando vários corpos trocam calor apenas entre si, a soma das quantidades de calor que alguns cedem é igual, em módulo, à soma das quantidades de calor que os restantes recebem.

Unidades usuais no SI[editar | editar código-fonte]

  • C= capacidade térmica (cal/°C ou J/K)
  • Q= quantidade de calor (cal ou J)
  • ∆T ou ∆Θ= variação de temperatura (ºC ou K)
  • c= calor específico (cal/g°C ou J/kg K)
  • M= massa (g ou Kg)
  • T= temperatura (°C ou K)

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. a b Kleber Cavalcante. «Calorimetria I». R7. Brasil Escola. Consultado em 11 de novembro de 2013. 
  2. Arbex Sarkis, Nicolau ([2013). Calorimetria (São José dos campos-SP: Editora Poliedro). p. 264. ISBN 978-85-7901-049-1. 
  3. Luiz Sampaio, José (2005). Calorimetria (São Paulo: Atual Editora). p. 174. ISBN 85-357-0579-1. 
  4. Luiz Sampaio, José (2005). Calorimetria (São Paulo: Atual Editora). p. 174. ISBN 85-357-0579-1.