Calorimetria

A calorimetria é a ciência que estuda as trocas de calor entre corpos ou sistemas. Um dos principais conceitos em calorimetria é o calor sensível, que é a quantidade de calor que provoca uma variação na temperatura de um corpo, sem mudar seu estado físico. A fórmula básica para calcular o calor sensível é:

Onde:

•  Q  é a quantidade de calor (em joules, J).

•  m  é a massa do corpo (em quilogramas, kg).

•  c  é o calor específico do material (em J/kg°C).

• ΔT  é a variação de temperatura (em °C).

Além disso, há o calor latente, que é o calor necessário para mudar o estado físico de uma substância (como de sólido para líquido, ou de líquido para gasoso) sem alterar sua temperatura. O cálculo do calor latente é dado por:

Onde:

•  Q  é a quantidade de calor.

•  m  é a massa do corpo.

•  L  é o calor latente do material (em J/kg).

Em um sistema isolado, a soma das quantidades de calor trocadas é zero, ou seja, o calor perdido por um corpo é igual ao calor ganho pelo outro. Este princípio é conhecido como princípio da conservação da energia.

A calorimetria é amplamente utilizada em diversas áreas, como na engenharia, química, física e até na medicina, para medir a quantidade de energia envolvida em diferentes processos.

Exercícios

1 - Uma fonte de calor produz uma elevação de 20 °C para 40 ° C na temperatura de uma barra de ferro de massa 500 g. Sabendo que o calor específico do ferro é igual a 0,12 cal/g °C, calcule a quantidade de calor recebida pela barra.

Resolução:

2 - Determine a quantidade de calor necessária para derreter 200 g de gelo a 0°C.

Dado: L = 80cal/g.

Resolução:

m = 200 g

ou

3 - Calcule a quantidade de calor trocada por 400 gramas de cobre (c = 0,093 cal/g °C)
quando a sua temperatura varia de:

a) 20 °C a 300 °C;

b) 135 °C a – 5 °C.

Resolução:

a)

b)






4 - A temperatura de um corpo de massa 300 g varia de 10 °C a 30 °C quando recebe 200 cal. Determine:

a) O calor específico do corpo;

b) Sua capacidade térmica.

Resolução:
a)

b)

5 - O calor específico do ferro é igual a 0,110 cal/g°C. Determine a temperatura final de uma massa de 400g de ferro à temperatura de 20°C, após ter cedido 500 cal.

Resolução

(Cedeu calor: Q < 0)

6 - (UERJ) O gráfico abaixo indica o comportamento térmico de 10 g de uma substância que, ao receber calor de uma fonte, passa integralmente da fase sólida para a fase líquida.

O calor latente de fusão dessa substância, em cal/g, é igual a:

a) 70.         b) 80.          c) 90.          d) 100.

Resolução:

Na fase líquida:

7 - No exercício anterior, qual é o calor específico da substância no estado sólido?

Resolução: