1. Calorimetria Aulas 6 e 7
1. É importante frisar a diferença entre calor e temperatura: calor é
definido como energia em trânsito entre corpos de temperaturas
diferentes, e temperatura é uma propriedade que remete à agita-
ção molecular do corpo. Desta maneira, na verdade, o que se
quer dizer na frase "Puxa, hoje está muito calor!" é que a tempe-
ratura ambiente está elevada.
2. a) Calor específico de uma substância é a quantidade de calor
necessária para variar em 1o C a temperatura de 1 g da substân-
cia.
b) Capacidade térmica é definida como o produto entre a massa
do corpo e o calor específico da substância que o constitui
(C = m ⋅ c), e o seu significado é a quantidade de calor necessá-
ria para variar em 1o C a temperatura de todo o corpo. Assim,
completando a tabela, temos:
Calor específico Capacidade
Corpo Massa (g) o
(cal/(g ⋅ C) térmica (cal/ o C)
Cubo
200 0,5 100
de gelo
Refrigerante
350 1,0 350
em lata
Panela de
2 000 0,12 240
ferro
Panela de
500 0,22 110
alumínio
Panela de
1 000 0,094 94
cobre
c) A substância mais fácil de esquentar ou esfriar é a que tem o
menor calor específico, assim, essa substância é o cobre. Já a
substância mais difícil de esquentar ou esfriar é a água que consti-
tui o refrigerante em lata, pois ela possui o maior calor específico.
d) O corpo mais fácil de se esquentar ou esfriar é a panela de co-
bre, pois ela possui a menor capacidade térmica. Já o mais difícil
é o refrigerante em lata, pois possui a maior capacidade térmica.
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2. 3. Como a densidade da água é 1 kg/L, da equação fundamental da
calorimetria temos:
Q = m ⋅ c ⋅ Δθ = 5 ⋅ 103 ⋅ 1 ⋅ (100 − 20) ⇒ Q = 4 ⋅ 105 cal
Após o início da fervura, se continuássemos fornecendo a mesma
quantidade de calor para a água, estaríamos desperdiçando
energia, pois ela seria utilizada para transformar a substância lí-
quida em vapor (ebulição). Desta forma, para que a temperatura
da água seja mantida, devemos abaixar o fogo para que a perda
de calor da água para o ambiente seja compensada pelo fogo.
4. a) Como o forno fornece 20 cal a cada segundo, após 200 s ele
terá fornecido uma quantidade de calor Q = 20 ⋅ 200 = 4 000 cal.
Assim, o gráfico de Q versus θ é dado por:
b) A inclinação do gráfico é dada por:
N Q
I = tgα = (I)
Δθ
Da equação fundamental da calorimetria e da definição de capa-
cidade térmica, vem:
Q = m ⋅ c ⋅ Δθ Q
⇒ Q = C ⋅ Δθ ⇒ C = (II)
C = m⋅c Δθ
Comparando as equações I e II, concluímos que a inclinação da
reta obtida no gráfico do item a é a capacidade térmica do bolo.
c) A capacidade térmica da massa de bolo é dada por:
4 000
I = C = tgα = ⇒ C = 400 cal/ o C
20 − 10
d) Da definição de capacidade térmica, temos:
cal
C = m ⋅ c ⇒ 400 = 500 ⋅ c ⇒ c = 0,8
g ⋅ oC
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3. 5. a) Como a água realmente "rouba" energia do corpo para ser
aquecida, podemos dizer que há fundamento físico nesta ideia.
No entanto, a quantidade de água que a jovem deveria ingerir
para ter uma "perda" significativa de calorias é muito grande,
como exemplificado no próximo item.
b) Admitindo que a temperatura do corpo da jovem é de 37 o C, da
equação fundamental da calorimetria, temos:
Q = m ⋅ c ⋅ Δθ ⇒ 600 ⋅ 103 = m ⋅ 1 ⋅ (37 − 12) ⇒ m = 24 ⋅ 103 g
Assim, como a densidade da água é de 103 g/L, a jovem deve to-
mar 24 L de água a 12 o C para "queimar" essas calorias.
6. a) Do teorema da energia cinética, temos:
0
Rτ = ΔE c mv 2 3 ⋅ 10 −3 ⋅ (400)2
2
mv 0
⇒ Q = − ⇒ Q = ⇒
|R τ| = Q 2 2 2
⇒ Q = 240 J
b) Como metade desse calor é utilizado para aquecer o projétil,
da equação fundamental da calorimetria, temos:
50
Q = m ⋅ c ⋅ Δθ ⇒ ⋅ 240 = 3 ⋅ 10 −3 ⋅ 200 ⋅ Δθ ⇒
100
⇒ Δθ = 200 o C
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