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Equação fundamental da calorimetria

A equação fundamental da calorimetria define a quantidade de calor que um corpo precisa absorver ou liberar para sofrer variação de temperatura.

A equação fundamental da calorimetria é definida a partir de duas grandezas importantíssimas da Termologia, que são a capacidade térmica e o calor específico.

A capacidade térmica é uma grandeza física que caracteriza a variação de temperatura de um corpo ao receber calor. Esse princípio baseia-se no fato de que todos os corpos comportam-se de forma diferente quando submetidos a uma variação de temperatura.

Um exemplo em que isso pode ser notado facilmente ocorre pelo fato de a areia da praia apresentar-se sempre mais quente do que a água durante o dia, mesmo estando exposta à mesma fonte de calor: o sol. Isso acontece porque a areia e a água têm capacidades térmicas diferentes.

Matematicamente, a capacidade térmica (C) é definida como a razão entre o calor recebido (Q) pelo corpo e a variação de temperatura (ΔT) sofrida por ele. A expressão utilizada para calcular essa relação é:

C = Q
       ΔT

A unidade de medida no Sistema Internacional é caloria por grau Celsius (cal/ºC).

A capacidade térmica é uma propriedade dos corpos, e não das substâncias, ou seja, corpos feitos do mesmo material podem sofrer variações de temperatura diferentes quando submetidos à mesma fonte de calor. Isso acontece porque a variação de temperatura também depende de outro fator, a massa do corpo. Quanto maior a massa de um corpo, maior a quantidade de calor necessária para variar sua temperatura.

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A razão entre a capacidade térmica e a massa é denominada de calor específico, que é representado pela letra c e calculado com a expressão:

c = C
      m

Se substituirmos C pela razão dada acima, podemos obter outra relação para o calor específico, observe:

C = Q ----> c = C ----> c = __Q__
      ΔT            m               ΔT.m

O calor específico é uma característica de cada material e sua unidade de medida é cal/g.ºC. Ele representa a quantidade de calor que deve ser fornecida para elevar em 1 grau Celsius cada 1g de uma substância.

A partir da expressão acima, podemos definir a equação fundamental da calorimetria. Essa equação define a quantidade de calor (Q) que um corpo de massa (m) e calor específico (c) absorve ou libera para variar sua temperatura em certo valor (ΔT). Para calcular a quantidade de calor, basta isolar Q na equação acima, obtendo a expressão:

Q = m.c.ΔT.

Equação fundamental da calorimetria

Para medir a quantidade de calor, utilizamos um instrumento denominado calorímetro — um aparelho com isolação térmica utilizado em laboratórios para realizar estudos sobre a quantidade de calor trocada entre dois ou mais corpos com temperaturas diferentes. A partir desse instrumento, também determinamos a capacidade térmica e o calor específico dos corpos.

O calorímetro é utilizado para medir a quantidade de calor trocada entre dois corpos de temperaturas diferentes
O calorímetro é utilizado para medir a quantidade de calor trocada entre dois corpos de temperaturas diferentes
Publicado por: Mariane Mendes Teixeira
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Lista de Exercícios

Questão 1

(Enem 2013) Aquecedores solares usados em residências têm o objetivo de elevar a temperatura da água até 70 °C. No entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 30 °C. Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a água à temperatura ambiente de um outro reservatório, que se encontra a 25 °C.

Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na mistura para um banho à temperatura ideal?

a) 0,111.

b) 0,125.

c) 0,357.

d) 0,428.

e) 0,833.

Questão 2

(MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é:

a) 500

b) 600

c) 700

d) 800

e) 900

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