Calorimetria - Calor Sensível

O estudo dos fenômenos de transferência de calor

A calorimetria é a parte da física que estuda os fenômenos decorrentes da transferência dessa forma de energia chamada calor.

Na natureza encontramos a energia em diversas formas. Uma delas, que é muito importante, é o calor. Para entendê-lo, pense em uma xícara de café quente sobre a sua mesa. Após algum tempo esse café estará frio, ou melhor, com a mesma temperatura que o ambiente. Esse fenômeno não é uma exclusividade da xícara de café quente, mas ocorre com todos os corpos que estão em contato de alguma forma e com temperaturas diferentes. Por que isso ocorre?

Calor

Considere dois corpos, A e B, que possuem temperaturas diferentes e estão em contato térmico, como ilustra a figura abaixo:

Após algum tempo, observamos que esses dois corpos encontram-se com a mesma temperatura. O que estava com maior temperatura esfriou e o que estava com menor temperatura esquentou. Quando isso ocorre, dizemos que os corpos estão em equilíbrio térmico e a temperatura final é chamada de temperatura de equilíbrio.

Isso acontece porque o corpo de maior temperatura fornece certa quantidade de energia térmica para o outro de menor temperatura. Essa energia térmica quando está em transito de um corpo para outro é denominada calor.

Capacidade térmica e calor específico sensível

Os corpos e as substâncias na natureza reagem de maneiras diferentes quando recebem ou cedem determinadas quantidades de calor. Alguns esquentam mais rápido que os outros. Podemos exemplificar isso com a seguinte situação: você está com fome e pretende fazer um macarrão instantâneo.

Para isso, primeiramente, irá aquecer certa quantidade de água. Uma atitude inteligente a ser tomada é colocar exatamente a quantidade de água necessária para isso, pois se você colocar a água em demasia, irá demorar mais tempo para ela chegar à temperatura desejada, além do fato de que o macarrão irá parecer mais uma sopa. Mas, independentemente do resultado final da atividade culinária, o importante para nós é observar que quanto mais água houver na panela, maior será a quantidade de calor necessária para se atingir a temperatura desejada e por isso ela terá uma capacidade térmica maior.

Podemos, então, concluir que a capacidade térmica depende diretamente da massa do corpo e, portanto, pode ser calculada da seguinte forma:

C =  c . m

Onde c é o calor específico sensível da substância de que o corpo é constituído. O calor específico pode ser definido como a capacidade térmica por unidade de massa e é uma característica da substância de que o material é feito.

Observe que estamos falando de uma mesma substância, a água, que quando possui massas diferentes, possui capacidades térmicas diferentes, ou seja, a capacidade térmica é uma propriedade do corpo, e isso é aplicado a outras substâncias na natureza.

A capacidade térmica pode ser medida usualmente em cal/°C e no Sistema Internacional em J / K , assim como o calor específico é medido usualmente em cal/g°C  e, no Sistema Internacional em J/Kg°C.

Calor sensível

Como vimos, uma das conseqüências das trocas de calor, é a variação de temperatura do corpo. Se receber calor, esse corpo poderá sofrer um aumento de temperatura e, se ceder calor, uma possível queda de temperatura. É possível calcular a quantidade de calor trocado pelos corpos através da seguinte equação matemática:

Q = m.c.Δθ

Essa equação é conhecida como a equação fundamental da calorimetria e mostra que o calor sensível depende da massa (m), do calor específico (c) e da variação de temperatura do corpo (Δθ ).

Links do Tema :      1- Resumo Teórico - o que você deve saber

                                  2 - Exercícios comentados

                                  3 - Aula do Micrinho