domingo, 6 de janeiro de 2013

Calor (Estudo Resumido)

Calor é a transferência de energia térmica entre dois corpos de temperatura diferentes, desta maneira, ao colocarmos dois corpos com temperatura diferentes o corpo com maior temperatura tende a perde esta temperatura e o corpo mais frio tende a ganhar temperatura  até que estejam em equilíbrio.
A unidade mais utilizada para o calor é caloria (cal), embora sua unidade no SI seja o joule (J). Uma caloria equivale a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um grama de água pura, sob pressão normal, de 14,5°C para 15,5°C.
A relação entre a caloria e o joule é dada por:
1 cal = 4,186J
Partindo daí, podem-se fazer conversões entre as unidades usando regra de três simples.
Como 1 caloria é uma unidade pequena, utilizamos muito o seu múltiplo, a quilocaloria.
1 kcal = 10³cal
Quantidade de Calor
A quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo, ao sofrer variação de temperatura sem que haja mudança de fase, é denominada calor sensível.

Q = m.c.Dt
Q = quantidade de calor (cal)
m = massa (g)
c = calor específico (cal/g. ºC)
Dt = variação da temperatura (º C)

Dt = tF - tI
É interessante conhecer alguns valores de calores específicos:
Substância
c (cal/g°C)
Alumínio
0,219
Água
1,000
Álcool
0,590
Cobre
0,093
Chumbo
0,031
Estanho
0,055
Ferro
0,119
Gelo
0,550
Mercúrio
0,033
Ouro
0,031
Prata
0,056
Vapor d'água
0,480
Zinco
0,093
Quando:
Q>0: o corpo ganha calor.
Q<0: o corpo perde calor.

Exemplo:
Qual a quantidade de calor sensível necessária para aquecer uma barra de ferro de 2kg de 20°C para 200°C? Dado: calor específico do ferro = 0,119cal/g°C.
2kg = 2000g
Calor latente
Nem toda a troca de calor existente na natureza se detém a modificar a temperatura dos corpos. Em alguns casos há mudança de estado físico destes corpos. Neste caso, chamamos a quantidade de calor calculada de calor latente.
A quantidade de calor latente (Q) é igual ao produto da massa do corpo (m) e de uma constante de proporcionalidade (L).
Assim:
A constante de proporcionalidade é chamada calor latente de mudança de fase e se refere a quantidade de calor que 1g da substância calculada necessita para mudar de uma fase para outra.
Além de depender da natureza da substância, este valor numérico depende de cada mudança de estado físico.
Por exemplo, para a água:
Calor latente de fusão
80cal/g
Calor latente de vaporização
540cal/g
Calor latente de solidificação
-80cal/g
Calor latente de condensação
-540cal/g

Quando:
Q>0: o corpo funde ou vaporiza.
Q<0: o corpo solidifica ou condensa.

Exemplo:
Qual a quantidade de calor necessária para que um litro de água vaporize? Dado: densidade da água=1g/cm³ e calor latente de vaporização da água=540cal/g.
Assim:

Curva de aquecimento
Ao estudarmos os valores de calor latente, observamos que estes não dependem da variação de temperatura. Assim podemos elaborar um gráfico de temperatura em função da quantidade de calor absorvida. Chamamos este gráfico de Curva de Aquecimento:

O estudo do calor é bem extenso e continuaremos em outras postagens, espero que este breve estudo possa contribuir para seus conhecimentos.


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