O que é capacidade térmica de um corpo? O que é calor específico de certo material? E calor sensível? Conheça e saiba aplicar o Quemacete!
Vem com a gente saber um pouco mais desse tema tão requisitado nos vestibulares e no Enem. Saiba diferenciar capacidade térmica de calor especifico.
Revise a equação fundamental da calorimetria e saiba determinar o calor específico através dela. Revise os princípios da transmissão de calor nessa aula de física para o Enem!
Fundamentos de Calorimetria
Veja agora com o professor Flaverson Messias, do canal do Curso Enem gratuito.
Capacidade térmica
Você provavelmente já sabe que quando a temperatura de dois corpos em contato sofre variação, uma das consequências é a transferência de calor. Essa transferência de calor sempre se dá do corpo mais quente para o mais frio.
A variação de temperatura de um corpo é diretamente proporcional à quantidade de calor que ele recebe ou cede.
Assim podemos definir uma grandeza térmica característica do corpo denominada capacidade térmica, e indicada por C. A capacidade térmica de um corpo é a razão entre a quantidade de calor transferida (Q) e a variação de temperatura ocorrida (ΔT).
Fórmula da capacidade térmica
Matematicamente, a fórmula da capacidade térmica é a seguinte:
Como Q é uma forma de energia, ela é medida em Joules (J) ou calorias (cal). Já o ΔT é medido em Kelvin (K) ou em graus Celsius (oC). Portando, a capacidade térmica será medida em J/K ou cal/oC.
Para você compreender melhor, imagine um corpo que possui capacidade térmica de 300 cal/oC. Isso significa que para esse corpo ter sua temperatura aumentada em 1oC, seria necessário receber 300 calorias de energia.
Agora, antes de prosseguirmos, precisamos pontuar algumas considerações:
- Calor sensível é apenas a quantidade de calor envolvida no aquecimento ou resfriamento de certa substância;
- Uma caloria é a quantidade de calor necessária para se elevar a temperatura de 1 grama de água de 14,5 oC para 15,5 oC, sob condição normal de pressão, ou seja, ao nível do mar;
- A relação entre Joule e caloria é: 1,0 cal = 4,186 J;
Calor específico
Para quantificar ou descrever melhor as propriedades térmicas de um corpo, precisamos entender melhor do que é formado esse corpo.
Quando identificamos a quantidade de calor necessário para aumentar um grau de certa substância independente de sua massa, estamos nos referindo ao calor específico. Dessa forma definimos:
Calor específico é a quantidade de calor que deve ser fornecida ou retirada para que 1 grama de certa substância sofra variação de um grau sua temperatura. Lembre-se que não importa o valor da massa do corpo, ok?!
O cálculo do valor específico de certa substância é dado pela razão entre a quantidade de calor transferido e o valor da massa do corpo juntamente com a variação da temperatura.
Fórmula do calor específico
Vejamos como fica matematicamente:
O calor específico tem como unidade de medida cal/g.oC ou J/kg.K
Exercício resolvido
Vamos ver um exemplo:
Determine o calor específico de um corpo de cobre de 500g de massa cuja variação de temperatura foi de 22 oC devido a uma fonte de calor de 1000 cal.
Resolução:
Então, para que 1 grama de alumínio tenha sua temperatura elevada em 1 oC é preciso 0,91 calorias.
Só para você fixar bem a diferença de capacidade térmica, vamos pensar em outro exemplo:
Se você possuir um corpo cuja capacidade térmica é 100 cal/oC significa que, para elevar a temperatura desse corpo em 1oC, seria necessário fornecer 100 calorias.
Equação fundamental da calorimetria
Vamos caminhar mais um pouco, e agora com a equação fundamental da calorimetria.
A equação fundamental da calorimetria é obtida isolando a quantidade de calor (Q) na expressão do calor especifico, acompanhe:
Também temos uma outra relação que pode ser muito útil nos exercícios de vestibulares e no Enem:
A da capacidade térmica com o calor específico:
c → calor específico
C → capacidade térmica
m → massa
Resumo sobre capacidade térmica
Para encerrar a aula, veja estes resumos em vídeo do prof. Marcelo no nosso canal. Além da explicação teórica sobre os conceitos abordados nessa aula, o professor também mostra exemplos e exercícios resolvidos.
Exercícios sobre capacidade térmica
Para terminar, resolva os exercícios sobre capacidade térmica selecionados pela equipe do Curso Enem Gratuito!
Sumário do Quiz
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Pergunta 1 de 10
1. Pergunta
(FUVEST SP/2018)
Um fabricante de acessórios de montanhismo quer projetar um colchão de espuma apropriado para ser utilizado por alpinistas em regiões frias. Considere que a taxa de transferência de calor ao solo por uma pessoa dormindo confortavelmente seja 90 kcal/hora e que a transferência de calor entre a pessoa e o solo se dê exclusivamente pelo mecanismo de condução térmica através da espuma do colchão. Nestas condições, o gráfico representa a taxa de transferência de calor, em J/s, através da espuma do colchão, em função de sua espessura, em cm.
Considerando 1 cal = 4 J, a menor espessura do colchão, em cm, para que a pessoa durma confortavelmente é
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Pergunta 2 de 10
2. Pergunta
(UNIOESTE PR/2007)
Sobre o conceito de temperatura e os processos que envolvem transferência de calor, é correto afirmar que:
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Pergunta 3 de 10
3. Pergunta
Questão 03 – (UFMT/2008)
(Disponível em http://www.smg.gov.mo/wwis/136/c01065.htm. Acesso em 13/08/07.)
Cuiabá é conhecida como a Capital do calor. E como você pode perceber na previsão meteorológica acima, mesmo no inverno, os cuiabanos vivem sob altas temperaturas. Imagine que você está parado em um semáforo na Avenida Fernando Correa da Costa. Um painel próximo mostra que são 15:01 h e que a temperatura é 38 °C. Como explicar na linguagem científica o que é sentir calor?
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Pergunta 4 de 10
4. Pergunta
(UFMG/2008)
Depois de assar um bolo em um forno a gás, Zulmira observa que ela queima a mão ao tocar no tabuleiro, mas não a queima ao tocar no bolo.
Considerando-se essa situação, é CORRETO afirmar que isso ocorre porqueCorretoParabéns, resposta correta! Siga com o simulado.
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Pergunta 5 de 10
5. Pergunta
(IFSP/2010)
Leia com atenção as afirmativas a seguir.
I. Condutividade térmica equivale a quantidade de calor Q transmitida através de uma espessura L, numa direção normal à superfície de área A, devido a uma variação de temperatura T, sob condições de estado fixo e quando a transferên¬cia de calor é dependente apenas da variação de temperatura.
II. A energia interna de um gás não é função exclu¬siva da temperatura e sim da soma da Energia Cinética com a Energia Potencial.
III. É necessário que um gás receba calor para poder realizar trabalho.
IV. Se um gás é aquecido de 650ºC para 1300ºC, sua energia interna duplica.Das afirmativas anteriores, estão CORRETAS
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Pergunta 6 de 10
6. Pergunta
(PUCCAMP SP/2017)
Uma revista traz a seguinte informação científica:
O gás carbônico no estado sólido é também conhecido como “gelo seco”. Ao ser colocado na temperatura ambiente, ele sofre um fenômeno chamado sublimação, ou seja, passa diretamente do estado sólido para o estado gasoso.
É correto afirmar que a sublimação é um fenômeno
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Pergunta 7 de 10
7. Pergunta
(UEL PR/2017)
Leia a charge a seguir.
(Disponível em: <http://www.fisica.net/einsteinjr/6/Image373.gif>.
Acesso em: 27 abr. 2016.)Com base na charge e nos conceitos da termodinâmica, é correto afirmar que as luvas de amianto são utilizadas porque a condutividade térmica
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Pergunta 8 de 10
8. Pergunta
(IFRS/2017)
Em relação às propriedades termodinâmicas da água, são apresentadas algumas afirmações.
Assinale a alternativa que descreve corretamente uma dessas propriedades.
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Pergunta 9 de 10
9. Pergunta
(IBMEC SP Insper/2017)
Passamos, neste ano de 2016, por um inverno bastante rigoroso nas regiões Sul e Sudeste do país. Nas localidades habitualmente frias da Terra, os imóveis necessitam ter um sistema de aquecimento para que as pessoas possam viver sentindo-se bem. No Brasil, são poucas as construções que já apresentam infraestrutura de aquecimento instalada. Em geral, os aquecedores podem ser elétricos, a gás ou a óleo, portáteis ou fixos, e serem do tipo a resistência, termoventilador, radiador etc.
Descartando a questão do custo de instalação e pensando apenas na maneira mais eficiente e uniforme de distribuir o ar quente pelo ambiente, o sistema mais indicado é o
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Pergunta 10 de 10
10. Pergunta
(PUC GO/2017)
Falando sério, marido, acompanhe o meu raciocínio. Veja bem, estou falando de algo muito pessoal, é claro. Algo que diz respeito à minha criação, minha origem camponesa, ao meu modo de encarar as coisas, posição essa que nada tem a ver com nossa vida em comum, que eu coloco acima de qualquer questão: moro em um prédio bonito, em um bairro classificado de nobre pela esperteza dos corretores, mais interessados em jogar areia nos olhos dos compradores do que mostrar a realidade daquilo que eles vão comprar. Desfruto de alguma segurança, tenho até privacidade. Quando o calor aperta, posso andar pelada pela casa sem agredir a moral pública ou os olhos exigentes da garotada dos binóculos, certo? De nossa sacada, quando faz bom tempo, sinto na pele o beijo ardente de meu amado sol. Uns poucos vasos mirrados, maltratados, sorriem de puro contentamento quando lhes dou a graça de minha atenção. E só. O gotejar da chuva no telhado, o cheiro da terra úmida, são lembranças remotas. Sabe, meu amor, não sei se algum dia você parou para pensar no assunto, talvez não, talvez a diferença seja mais nítida para nós, as mulheres. Ultimamente tenho questionado a diferença entre lar e moradia. E não me venha dizer que são sintomas de velhice! Apesar do atropelo impiedoso do novo sobre o velho, da globalização, que parece ignorar as diferenças individuais e culturais, da massificação, que padroniza a humanidade, sinto que, na cultura do povo brasileiro, demasiadamente jovem ainda, o conceito de lar continua enraizado em esteios, baldrames, telhado, pés descalços pisando canteiros fofos. Mulher. Terra. Fertilidade. Dá pra perceber a diferença?
(BARROS, Adelice da Silveira. Mesa dos inocentes.
Goiânia: Kelps, 2010. p. 43.)No fragmento do texto: “Quando o calor aperta”, o termo “calor” expressa uma sensação que a personagem experimenta. Para a Física, esse termo pode referir-se a um tipo de energia que pode ser transferida de um corpo ou sistema para outro, em virtude de uma diferença de temperatura existente entre eles. Sobre isso e sobre os processos de transmissão do calor, analise as afirmativas a seguir:
I. Um veículo espacial que esteja orbitando acima da atmosfera terrestre não pode receber o calor proveniente do Sol, uma vez que não haverá meio físico para que o calor se propague.
II. Uma chapa de plástico na cor branca reflete as ondas eletromagnéticas vindas do Sol com maior eficiência do que uma chapa de plástico na cor preta.
III. Em locais de inverno rigoroso, os aquecedores residenciais devem ser instalados preferencialmente na parte baixa do ambiente, para favorecer as correntes de convecção.
IV. Casas equipadas com janelas duplas (duas placas de vidro separadas por um espaço com ar), facilitam a transmissão do calor de fora para dentro da residência, uma vez que o ar parado é um bom condutor de calor.Em relação às proposições analisadas, assinale a única alternativa cujos itens estão todos corretos:
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Sobre o(a) autor(a):
Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física.