1. CAPACIDADE TÉRMICA (C) / INÉRCIA
TÉRMICA
• CAPACIDADE TÉRMICA: É a facilidade ou dificuldade de variar a
temperatura de um corpo inteiro
• INÉRCIA TÉRMICA: é a tendência natural do corpo resistir a mudança
de temperatura.
A CAPACIDADE TÉRMICA E A INÉRCIA TÉRMICA ESTÃO
RELACIONADOS: quanto maior for a capacidade térmica de um corpo,
maior também é a sua inércia térmica
A perda ou absorção de calor é diretamente proporcional à
Capacidade Térmica do corpo, ou seja, existem corpos ou
substâncias que facilmente mudam sua temperatura ao ganhar ou
perder calor (ex.: os líquidos combustíveis e metais) e outros corpos
ou substâncias que não alteram tão facilmente a temperatura quando
ganham ou perdem calor, é o caso dos isolantes térmicos (madeira,
água e etc.)
2. T
Q
C
C = Capacidade Térmica (cal/° C e
no S.I é J/K)
Q = Quantidade de Calor Sensível
(cal, Kcal e no S.I é J ou KJ)
∆T = Variação de Temperatura (°C,
°F e no S.I é o K)
Por meio de regra de três a Capacidade térmica
pode ser calculada pela fórmula:
A CAPACIDADE TÉRMICA DO CORPO DEPENDE DE DUAS GRANDEZAS
RELACIONADAS AO PRÓPRIO CORPO, OU SEJA: DA MASSA E DA
SUBSTÂNCIA QUE COMPÕE O CORPO.
EX.: É mais difícil ferver 1 litro de leite do que um copo de 200
ml de leite utilizando uma mesma quantidade de calor, por
conta de sua massa.
3. EX.:
CONSIDERE QUE UM CORPO A TEM CAPACIDADE TÉRMICA DE 20 CAL/° C E
UM CORPO B TEM CAPACIDADE TÉRMICA DE 100 CAL/ °C:
a) Qual dos dois corpos tem maior facilidade em mudar temperatura?
RESPOSTA: BASEADO NO FATO DE QUE QUEM TEM MAIOR CAPACIDADE
TÉRMICA TEM MAIOR INÉRCIA TÉRMICA, ENTÃO, QUEM TEM MAIS
FACILIDADE EM MUDAR A TEMPERATURA É AQUELE QUE TEM MENOR
CAPACIDADE TÉRMICA, OU SEJA, O CORPO A.
4. b) Quantas calorias são necessárias para variar 2 °C?
POR MEIO DE REGRA DE TRÊS PODE SER CALCULADO.
𝐶𝐴 =
𝑄
∆𝑇
20 =
𝑄
2
𝑄 = 40 𝑐𝑎𝑙
𝐶𝐴 = 20 𝑐𝑎𝑙/° C
∆𝑇 = 2 °𝐶
20 𝑐𝑎𝑙 → 1 °𝐶
𝑥 → 2 °𝐶
1 ∙ 𝑥 = 2 ∙ 20
𝑥 = 40 𝑐𝑎𝑙
𝐶𝐵 = 100 𝑐𝑎𝑙/° C
∆𝑇 = 2 °𝐶
100 𝑐𝑎𝑙 → 1 °𝐶
𝑥 → 2 °𝐶
1 ∙ 𝑥 = 2 ∙ 100
𝑥 = 200 𝑐𝑎𝑙
𝐶𝐵 =
𝑄
∆𝑇
100 =
𝑄
2
𝑄 = 200 𝑐𝑎𝑙
5. c) Para uma mesma quantidade de calor de 100 cal, quanto vai variar a
temperatura do corpo A e do corpo B?
POR MEIO DE REGRA DE TRÊS PODE SER CALCULADO.
𝐶𝐴 =
𝑄
∆𝑇
20 =
100
∆𝑇
20 ∙ ∆𝑇 = 100
∆𝑇 =
100
20
∆𝑇 = 5 °𝐶
𝐶𝐴 = 20 𝑐𝑎𝑙/° C
𝑄 = 100 𝑐𝑎𝑙
20 𝑐𝑎𝑙 → 1 °𝐶
100 𝑐𝑎𝑙 → 𝑥
20 ∙ 𝑥 = 1 ∙ 100
𝑥 =
100
20
𝑥 = 5 °𝐶
𝐶𝐵 = 100 𝑐𝑎𝑙/° C
𝑄 = 100 𝑐𝑎𝑙
100 𝑐𝑎𝑙 → 1 °𝐶
100 𝑐𝑎𝑙 → 𝑥
100 ∙ 𝑥 = 1 ∙ 100
𝑥 =
100
100
𝑥 = 1 °𝐶
𝐶𝐵 =
𝑄
∆𝑇
100 =
100
∆𝑇
100 ∙ ∆𝑇 = 100
∆𝑇 =
100
100
∆𝑇 = 1 °𝐶
9. CALOR ESPECÍFICO (C)
• O calor específico é a facilidade ou dificuldade de
variar a temperatura, por unidade de massa da
substância.
CAPACIDADE
TÉRMICA
𝐶 =
𝑄
∆𝑇
C = Capacidade
Térmica
Q = Quantidade de
Calor Sensível
∆T = Variação de
Temperatura
RELAÇÃO ENTRE
CALOR ESPECÍFICO E
CAPACIDADE
TÉRMICA
𝑐 =
𝐶
𝑚
c = calor específico
C = capacidade
térmica
m = massa
𝑐 =
𝐶
𝑚
𝑐 =
𝑄
∆𝑇
𝑚
𝑐 =
𝑄
∆𝑇
∙
1
𝑚
𝑐 =
𝑄
∆𝑇 ∙ 𝑚
𝑐 =
𝑄
∆𝑇 ∙ 𝑚
Q = Quantidade de Calor
Sensível (cal, J, kcal, kJ)
∆T = Variação de
Temperatura (°C, °F, K)
m = massa (g, kg)
c = calor específico
(cal/g .°C) e no S.I (J/kg . K)
11. O calor específico é uma característica que depende do material, do estado físico em
que este se encontra e também de sua temperatura. Entretanto, em termos práticos, a
variação do calor específico com a temperatura é pequena. Por esse motivo,
consideramos que o calor específico depende apenas do material e do estado físico em
que ele se encontra.
QUESTIONAMENTO: O que significa dizer que a água pura no estado líquido o valor de
seu calor específico é 𝑐 = 1 𝑐𝑎𝑙/𝑔 ∙ °𝐶 ?
Resposta: O valor 𝑐 = 1 𝑐𝑎𝑙/𝑔 ∙ °𝐶 , significa dizer que a água em seu estado líquido
precisa de 1 cal para 1 g de água variar 1 °C. Daí o calor específico é a quantidade de
calor que cada grama de uma substância necessita trocar para variar sua temperatura
em 1 ºC para mais ou para menos.
Entre duas substâncias, quanto menor o calor específico, mais facilmente ela pode sofrer
variações em sua temperatura caso tenham a mesma quantidade de massa, pois corpos
distintos com massas diferentes, mesmo apresentando capacidades térmicas iguais
nunca apresentarão mesmo calor específico.
Só o fato de mudar o estado físico da substância o valor do seu calor específico é
alterado:
EX.:
𝑐á𝑔𝑢𝑎 = 1 𝑐𝑎𝑙/𝑔 ∙ °𝐶
𝑐𝑔𝑒𝑙𝑜 = 0,489 𝑐𝑎𝑙/𝑔 ∙ °𝐶
𝑐𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑′á𝑔𝑢𝑎 = 0,447 𝑐𝑎𝑙/𝑔 ∙ °𝐶
12. Não precisamos decorar o valor do calor específico dos materiais, pois as próprias questões
darão em seus dados, porém o calor específico da água este sim tem que saber, até porque o seu
valor é simples, ou seja, 𝑐á𝑔𝑢𝑎 = 1 𝑐𝑎𝑙/𝑔 ∙ °𝐶.
A partir dos valores da tabela, podemos notar que o calor específico da água líquida é muito
maior que o dos outros materiais.
O calor específico da água é um dos maiores encontrados na natureza e isso confere a essa
substância a capacidade de atuar como um grande regulador climático.
Você também já deve ter observado que, em uma manhã ensolarada na praia, a areia se aquece
mais rapidamente que a água do mar e, à noite, a areia se resfria mais rapidamente que a água.
Isso acontece porque o calor específico da areia é cerca de cinco vezes menor que o da água.
18. EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA
CALORIMETRIA
• CALOR SENSÍVEL é a quantidade de calor que tem
como efeito apenas a alteração da temperatura de
um corpo.
• Este fenômeno é regido pela lei física conhecida
como Equação Fundamental da Calorimetria, que diz
que a quantidade de calor sensível (Q) é igual ao
produto de sua massa, da variação da temperatura e
de uma constante de proporcionalidade dependente
da natureza de cada corpo denominada calor
específico.
19. 2:
CAPACIDADE
TÉRMICA
𝐶 =
𝑄
∆𝑇
C = Capacidade
Térmica
Q = Quantidade de
Calor Sensível
∆T = Variação de
Temperatura
1:
RELAÇÃO
ENTRE CALOR
ESPECÍFICO E
CAPACIDADE
TÉRMICA
𝑐 =
𝐶
𝑚
c = calor
específico
C =
capacidade
térmica
m = massa
COMBINANDO A 1 COM A 2, TEMOS:
𝑐 =
𝐶
𝑚
𝑐 =
𝑄
∆𝑇
𝑚
𝑐 =
𝑄
∆𝑇
∙
1
𝑚
𝑐 =
𝑄
∆𝑇 ∙ 𝑚
𝑐 =
𝑄
∆𝑇 ∙ 𝑚
𝑄 = 𝑚 ∙ 𝑐 ∙ ∆𝑇
ESSA EXPRESSÃO PERMITE CALCULAR A
QUANTIDADE DE CALOR SENSÍVEL
RECEBIDO OU CEDIDO QUE PROVOCA
CERTA VARIAÇÃO DE TEMPERATURA.
20. Cal, J,
kcal, kJ
g,Kg Cal/g.°C
Jkg–1 K–1
K ou °C
Onde:
Q = quantidade de calor sensível
m = massa do corpo
c = calor específico da substância que constitui o corpo
ΔT = variação de temperatura
21. • OUTRA MANEIRA DE CALCULAR QUANTIDADE DE CALOR SENSÍVEL SERIA
UTILIZANDO A FÓRMULA DE CAPACIDADE TÉRMICA:
𝐶 =
𝑄
∆𝑇
→ Q = C ∙ ∆𝑇
• UMA TERCEIRA MANEIRA DE CALCULAR QUANTIDADE DE CALOR SENSÍVEL
SERIA UTILIZANDO A FÓRMULA DA POTÊNCIA TÉRMICA:
𝑃 =
𝑄
∆𝑡
→ Q = P ∙ ∆𝑡
P = significa potência térmica que é medida usualmente em cal/s ou cal/min
e no S.I é medido em J/s e por homenagem é chamado de W (Watts)
Q= quantidade de calor sensível
∆𝑡= intervalo de tempo.
23. PRINCÍPIO GERAL DAS TROCAS DE CALOR
• SISTEMA TERMICAMENTE ISOLADO:
Podemos dizer que um sistema termicamente isolado é o conjunto de dois ou
mais corpos isolados termicamente do ambiente externo (não trocam calor com
o meio externo), trocando calor somente entre si.
24. RESPOSTA: DEPENDE DAS CAPACIDADES TÉRMICAS DE CADA UM DOS CORPOS A E B
• SE AS CAPACIDADES TÉRMICAS FOREM IGUAIS ENTÃO A TEMPERATURA DE EQUILÍBRIO
SERÁ A MÉDIA ARITMÉTICA, OU SEJA, SE 𝐶𝐴 = 𝐶𝐵 ENTÃO NESSE CASO A TEMPERATURA
DE EQUILÍBRIO SERÁ 𝑇𝐸 = 30 °𝐶
• SE AS CAPACIDADES TÉRMICAS FOREM DIFERENTES, ENTÃO A TEMPERATURA DE
EQUILÍBRIO DEPENDERÁ SE:
- Se 𝐶𝐴 > 𝐶𝐵, então nesse caso 𝑇𝐸 ≅ 50 °𝐶
- Se 𝐶𝐴 < 𝐶𝐵, então nesse caso 𝑇𝐸 ≅ 10 °𝐶
Se colocarmos dois corpos A e B aprisionados em caixas com paredes que isolem
termicamente esses corpos, sendo que a temperatura de A é maior que a de B, a
tendência é o corpo A perder calor para o corpo B, até que seja encontrado um
equilíbrio térmico.
QUESTIONAMENTO:
Num sistema isolado dois corpos A
e B com temperaturas distintas,
estão trocando calor como
mostrados na figura. Qual é a
temperatura final de equilíbrio entre
os corpos A e B?
25. Algebricamente podemos expressar essas trocas
de calor da seguinte maneira:
Sempre a soma das quantidades de calor de um
sistema é igual a zero, já que a tendência dos
corpos é se equilibrar termicamente. Desta forma: