Calor sensível
Calor sensível é a quantidade de calor que é transferida entre os corpos, produzindo, assim, uma variação em sua temperatura. O calor sensível é transferido até que os corpos atinjam o equilíbrio térmico. Diferentemente do calor latente, o calor sensível não muda a estrutura física dos corpos, apenas causa uma mudança em sua temperatura.
Fórmula de calor sensível
A fórmula utilizada para calcular a quantidade de calor sensível que é transferida de, ou para um corpo é dada pela equação fundamental da calorimetria:
Q – calor (J ou cal)
m – massa (kg ou g)
c – calor específico (cal/gºC ou J/kg.K)
ΔT – variação de temperatura (ºC ou K)
A fórmula acima mostra que a variação de temperatura sofrida por um corpo é diretamente proporcional à quantidade de calor que lhe é fornecida e inversamente proporcional à sua massa e ao seu calor específico. Essa última grandeza, o calor específico, mede a quantidade de calor necessária para variar a temperatura para cada unidade de massa de uma determinada substância, sem que lhe ocorram quaisquer mudanças de estado físico.
Veja mais: Calor específico
Calor sensível e capacidade térmica
O calor sensível também pode ser definido e calculado a partir da capacidade térmica. A capacidade térmica é uma propriedade do corpo diferente do calor específico, que é uma propriedade inerente à substância da qual o corpo é feita. A capacidade térmica de um corpo depende tanto do calor específico quanto de sua massa, no entanto, ela também pode ser calculada como a razão da quantidade de calor pela variação de temperatura:
C – capacidade térmica (cal/ºC ou J/K)
Uma piscina cheia d'água, por exemplo, apresenta uma capacidade térmica consideravelmente maior que a de um cubo de gelo e é por essa razão que, ao jogar um gelo na piscina, o cubo de gelo sofre uma variação de temperatura muito maior que a variação sofrida pela água da piscina. Já a variação da piscina seria praticamente nula, uma vez que sua massa é muito grande em comparação à massa do cubo de gelo.
Princípio fundamental da Calorimetria
Dizemos que em um sistema termodinamicamente isolado, isto é, incapaz de realizar trocas de calor ou trabalho com suas vizinhanças, a soma do calor trocado pelos corpos do sistema é sempre igual a zero.
Se considerarmos uma garrafa térmica cheia de água quente como um sistema termicamente isolado e colocarmos em seu interior um pouco de água gelada, toda a quantidade de calor que é transferida pela água quente é absorvida pela porção de água gelada, portanto, a soma das quantidades de calor deve ser igual a zero.
Calor latente
O calor latente é uma forma de calor, no entanto, essa forma de calor é transferida entre os corpos sem que ocorram variações de temperatura, apenas mudanças de estado físico. O calor latente está presente nos processos de fusão, evaporação, condensação, sublimação etc. Todos esses processos têm algo em comum: ocorrem sob temperatura constante (quando não há uma mistura de substâncias).
Acesse também: Saiba mais sobre o calor latente
Exercícios resolvidos de calor sensível
1) Determine a quantidade de calor necessária para aquecer o volume de 2 L de água a uma temperatura de 25ºC até a temperatura de 100ºC, em condições normais de pressão.
Dados:
densidade da água: 1kg/L
calor específico da água: 1 cal/g°C ou 4200 J/kg.K
1 cal = 4,2 J
Resolução:
Inicialmente, é necessário determinarmos a massa de água contida no volume de 1 L. Para tanto, devemos observar que a densidade da água, informada pelo exercício, é de 1 kg/L, portanto, a massa de água em questão é de 2 kg.
Depois disso, usaremos a equação do calor sensível para calcularmos a quantidade de calor que é necessária para que ocorra o aquecimento da água de 25ºC para 100ºC:
2) Em uma xícara que contém 300 ml de chá em uma temperatura de 75 ºC, adiciona-se 20 ml de água gelada a uma temperatura de 5ºC. Considere que a xícara não absorva nenhuma quantidade de calor durante o resfriamento do chá e determine a temperatura de equilíbrio do sistema.
Dados:
densidade da água: 1kg/L ou 1g/ml
calor específico da água (igual à do chá): 1 cal/g°C ou 4200 J/kg.K
1 cal = 4,2 J
Resolução:
De acordo com a densidade informada, 300 ml de água são equivalente a 300 g de água, enquanto 20 ml equivalem a 20 g. Para resolvermos esse exercício, dizemos que toda a quantidade de calor que é cedida pelo chá quente é absorvida pela porção de água fria, uma vez que a xícara não absorve calor. Dessa forma, a soma das quantidades de calor deverá ser igual a zero. Além disso, a temperatura de equilíbrio (TF) deve ser igual para a água e para o chá. Dessa forma: