calorimetria
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CALORIMETRIA
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TEMPERATURA TEMPERATURA
Todo corpo que esteja a uma temperatura cima do zero absoluto é constituído de partículas que estão em movimento:
A temperatura de um corpo reflete a rapidez com se movem ou vibram as partículas em um gás, em um líquido ou em um sólido
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Em um vaso de água:
Todas as partículas que a compõem estão em contínuo movimento. As moléculas no vaso de água a 50 0C apresentam energia cinética média maior que as moléculas no vaso de água a 25 0C.
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Temperatura mede a energia cinética das partículas que compõem o sistema e não depende do número de partículas que o constituem
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ENERGIA INTERNA (U) ENERGIA INTERNA (U)
A energia interna (microscópica) de um sistema tem duas componentes:
A energia cinética (de vibração, rotação e/ou translação) das partículas do sistema, cujo valor médio está relacionado com a temperatura do sistema; A energia potencial, que está associada com as interações entre as partículas e com as ligações existentes.
A energia interna de um sistema é o somatório das energias cinéticas e energias potenciais de todas as partículas que o constituem, dependendo, por isso: da temperatura que o sistema se encontra; da massa do sistema.
Energia cinética microscópica
Energia potencial , associada às ligações entre as moléculas e entre os átomos.
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400 Joules aumenta de 10C a temperatura do café contido em uma caneca.
400 000 Joules aumenta de 10C a temperatura do café contido em 1000 canecas.
Vamos elevar a temperatura de uma caneca de café da temperatura ambiente para 100 0C. Depois vamos aumentar a temperatura de 1000 canecas de café da temperatura ambiente para 100 0C. No final a temperatura será a mesma, mas a quantidade de energia necessária é muito diferente. 1000 canecas de café a uma temperatura de 100 0C apresentam muito mais energia que 1 caneca de café a 100 0C. . Dois corpos podem apresentar a mesma temperatura e possuírem energias internas diferentes
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A transferência de energia cessa quando os dois corpos ficam à mesma temperatura
Nesta situação os dois corpos encontram-se em Equilíbrio Térmico
HAVERÁ TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA:
CALOR CALOR
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T1 T2
T1 > T2
T1 T2 T3 T3
Energia que flui corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura = calor
Equilíbrio
térmico
Calor é a forma macroscópica na qual a energia passa de um sistema físico para outro devido unicamente a uma diferença de temperatura.
Calor é a energia térmica em trânsito, entre dois corpos ou sistemas, decorrente apenas da existência de uma diferença de temperatura entre eles.
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LEI ZERO DA TERMODINÂMICA LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
Se dois corpos, A e C estiverem, separadamente em equilíbrio térmico com um terceiro corpo, B, então estarão em equilíbrio térmico entre si.
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O EQUIVALENTE MECÂNICO DO CALOR O EQUIVALENTE MECÂNICO DO CALORNo princípio do século XIX, um físico inglês, chamado James Prescott Joule,
estabeleceu a relação precisa entre calor e energia mecânica. Joule utilizou uma roda com paletas ( que estavam dentro de um cilindro com água), conectadas a um conjunto de polias, com pesos nas suas extremidades.
Quando os pesos caem, as paletas giram. O giro das paletas faz com que a temperatura da água aumente.Com essa experiência Joule determinou que o equivalente mecânico do calor é: 1 cal = 4,186 J1 caloria é a quantidade de energia que se deve fornecer a 1 grama de água para elevar sua temperatura de 14,5 0C para 15,5 0C. www.fisicaatual.com.
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PROPAGAÇÃO DO CALOR PROPAGAÇÃO DO CALOR
Mecanismos de transmissão de calor
CONDUÇÃO: transferência de energia de uma porção de matéria à matéria adjacente por contato direto, sem troca, mistura ou fluxo de qualquer material.
CONVECÇÃO: transferência de energia mediante a mistura de diferentes partes do material: se produz misturando e trocando matéria.
RADIAÇÃO: transferência de energia através de ondas eletromagnéticas, emitidas por corpos de alta temperatura e absorvidas por corpos de baixa temperatura.
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CONDUÇÃOCONDUÇÃO
É o mecanismo de propagação de calor que predomina em sólidos.
http://www.gcsescience.com/pen5.htm
CALOR
Quando a extremidade da esquerda é aquecida, as partículas dessa região passam a vibrar mais. Chocando-se com as partículas vizinhas; o aumento de vibração é transmitido para todo o corpo.
Como o metal é melhor condutor de calor que a madeira, ao tocarmos o metal perderemos mais calor que ao tocarmos a madeira. Assim, o metal dá a sensação de ser mais “frio” que a madeira.
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CONVECÇÃOCONVECÇÃO
É o mecanismo de propagar calor que predomina em líquidos e gases.
É um fenômeno de transporte de matéria e energia que tem sua origem na diferença de densidades. Quando um líquido ou um gás é aquecido ele aumenta de volume e sua densidade diminui. Se uma camada de material mais fria e mais densa se encontra acima do material quente, o material quente sobe e o material frio desce para ser aquecido.
Água quente sobe
Água fria desce
CALORCORRENTES DE CONVECÇÃO
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A convecção ajuda a aquecer casas e esfriar motores de carro.
água quente
radiador
friamistura fria
Ar
mistura quente
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Perto da orla costeira, a convecção é responsável pela brisa do mar. Como o calor específico da areia é menor que o calor específico da água, durante o dia, a areia fica muito mais quente que o oceano. A brisa do mar é criada quando o ar quente sobre a terra se eleva devido à convecção e é substituído por um ar mais frio do oceano. De noite, a areia e o oceano perdem calor, mas a areia esfria mais que o oceano. O oceano fica mais quente e uma brisa terrestre ocorre.
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RADIAÇÃO
RADIAÇÃOÉ o mecanismo de propagar calor através de ondas eletromagnéticas que
ocorre mesmo no vácuo.
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GARRAFA TÉRMICAGARRAFA TÉRMICA
O vácuo diminui as trocas de calor por condução e convecção. As paredes espelhadas diminuem a as trocas de calor por radiação.
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CAPACIDADE TÉRMICA (C)
1 kg água
2 kg água
Quantidades diferentes de água, recebendo a mesma quantidade de calor, sofrem variações de temperaturas diferentes. Seria necessário fornecer duas vezes mais calor a 2 kg de água para causar a mesma variação de temperatura que foi causada em 1 kg de água.
A capacidade térmica (C) de um corpo mede a quantidade de calor que deve ser fornecida ou retirada do corpo para causar uma certa variação de temperatura:
t
QC
onde: ΔQ = quantidade de calor dada ou retirada.Δ t = variação de temperatura
Unidade: cal/0C
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1 kg água
2 kg água
Se quisermos causar em 2 kg de água a mesma variação de temperatura causada em 1 kg, devemos fornecer (ou retirar) duas vezes mais calor. Logo, a capacidade térmica de 2 kg de água é o dobro da de 1 kg.
A grandeza capacidade térmica não é característica da substância. Quanto maior a quantidade de uma certa substância, maior sua capacidade térmica
Quanto maior a capacidade térmica de um corpo, mais calor é necessário fornecer ou retirar do corpo para aumentar ou diminuir sua temperatura.
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CALOR ESPECÍFICO (c)CALOR ESPECÍFICO (c)
1 kg água 2 kg água
A capacidade térmica de 2 kg de água (m2) é o dobro da capacidade térmica de 1 kg de água (m1):
C 2 = 2.C1
e m2 = 2.m11
1
2
2
m
C
m
C
O quociente entre a capacidade térmica de um corpo e a massa do corpo é típico da substância que constitui o corpo. Esse quociente é chamado de calor específico do corpo (c):
m
Cc
m
t/Qc
t.m
Qc
Unidade: cal/g.0C
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O calor específico de uma substância é a quantidade de calor necessária para aumentar de 1 0Celsius a temperatura de 1 g da substância.
1 g
20° C 21° C
calor específico
O calor específico é típico da substância. Quanto maior o calor específico da substância, mais calor é necessário fornecer para aumentar a temperatura ou mais calor é necessário retirar para diminuir a temperatura.
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A temperatura do ouro sobe rapidamente, em comparação com a água porque seu calor específico é menor do que o calor específico da água
MATERIAL c (J/kg 0C)
AR 1,006
ÁGUA 4,184
ALUMÍNIO 900
FERRO 470
PRATA 235
PETRÓLEO 1900
CONCRETO 880
VIDRO 800
OURO 129
MADEIRA 2500
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recebe 4J de calor
1 g de água a 10 0C
Temperatura aumenta 11 0C
1 g de ouro a 10 0C
recebe 4J de calor
Temperatura aumenta 41 0C
O calor específico da água é maior que o do ouro. É necessário fornecer mais calor à água para que ela sofra a mesma variação de temperatura que o ouro.
O calor específico da água é maior que o do ouro. É necessário fornecer mais calor à água para que ela sofra a mesma variação de temperatura que o ouro.
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Moléculas da água apresentam ligações fortes uma com as outras. Os metais apresentam ligações mais fracas. É necessário mais energia para quebrar as ligações entre as moléculas da água.
Por que a água tem calor específico maior que os metais?Por que a água tem calor específico maior que os metais?
ÁGUAMETAL
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Vamos fornecer 1 cal de calor a 1g de prata e a 1 grama de alumínio.
A prata aquece mais.
PRATAátomos mais pesados , menos átomos por grama
ALUMÍNIOátomos mais leves , mais átomos por grama
Prata
energia é espalhada para menos átomos
mais energia por átomo
maior aumento de temperatura
Alumínio
energia é espalhada para mais átomos
menos energia por átomo
menor aumento de temperatura
O calor específico do alumínio é maior que o da prata porque o alumínio tem mais átomos por grama que a prata.
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t.m
Qc
ΔQ = m.c. ΔtΔQ = m.c. Δt
Quantidade de calor sensível
Quando a quantidade de calor provocar mudança de temperatura, ela é chamada de quantidade de calor sensível. Se o corpo recebe calor: ΔQ > 0. Se o corpo cede calor: ΔQ < 0.
Quando a quantidade de calor provocar mudança de temperatura, ela é chamada de quantidade de calor sensível. Se o corpo recebe calor: ΔQ > 0. Se o corpo cede calor: ΔQ < 0.
www.fisicaatual.com.brQuantidade de Calor
Sensível