Calorimetria. Considere um pedaço de ferro quente colocado no interior de um recipiente contendo água fria.
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- Raphael do Amaral
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1 Calorimetria Considere um pedaço de ferro quente colocado no interior de um recipiente contendo água fria. a troca de calor não é infinita Calor é energia em trânsito que vai espontaneamente do corpo mais quente para o corpo mais frio. A matéria não contém calor, ela contém energia cinética molecular e possivelmente energia potencial, não calor. Uma vez transferida, a energia deixa de ser calor. Obs.: o calor não vai necessariamente da maior energia interna para a menor
2 Obs.: a energia interna é a soma de todas as energias no interior de uma substância. Quando uma substância absorve ou cede calor, a sua energia interna, correspondentemente, aumenta ou diminui. A energia associada à temperatura do corpo é a energia térmica. A energia térmica de um sistema está relacionada com o movimento aleatório das partículas do sistema. Um aumento da temperatura produz um aumento da energia cinética de agitação, o que aumentará a energia térmica. Os corpos contêm energia térmica e ela é uma parcela da energia interna. Calor sensível Quando um corpo de massa m recebe determinada quantidade de calor e não há mudança do estado de agregação dizemos que essa quantidade de calor é dita sensível e é dada por: Q = m.. c variação da temperatura quantidade de calor sensível calor específico (inércia térmica) Obs.: unidade da quantidade de calor é o joule (J) ou a caloria (cal) 1cal 4,18J
3 Obs.: unidade do calor específico c água = 1 cal 0 gc representa a resistência que uma substância oferece para mudar sua temperatura Obs.: a quantidade diária média de energia consumida pelo ser humano necessária para manter-se vivo gira em torno de 2000 kcal 1Cal = 1kcal
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5 Ilhas de calor É um efeito observado em áreas urbanas e suburbanas, onde o ar e as temperaturas da superfície são mais quentes do que em áreas rurais no entorno. Algumas das causas para ocorrência das ilhas de calor são: as construções humanas que, em geral, são compostas de materiais escuros que absorvem e armazenam o calor com facilidade; a poluição atmosférica, que retém o calor; e a falta de corpos vegetais, que mantém baixa a taxa de evaporação. aquecem facilmente e atingem temperaturas mais elevadas Como nos grandes centros urbanos a água tem dificuldade de penetrar no solo, ela pode causar enchentes e desembocar longe de onde caiu. Esses locais têm grande dificuldade de regular sua temperatura por causa da falta de umidade do ambiente.
6 o fenômeno das ilhas de calor na cidade de São Paulo
7 Capacidade térmica (calorífica) Por definição temos: C Q = = m. c unidade: cal 0 C Calor latente Quando um corpo troca calor, ele pode manter sua temperatura constante e mudar seu estado de agregação. A quantidade de calor envolvida numa mudança de estado é dada por Q = m. L calor latente quantidade de calor latente massa que mudou de fase Exemplos: L fusão = 80 cal/g; L vaporização = 540 cal/g; L condensação = cal/g
8 Curva de aquecimento da água (considere 1g de gelo a 50 0 C) maior L => maior patamar maior c => menor coeficiente angular da reta
9 Potência de uma fonte térmica Por definição temos: P OT Q = unidade: 1 J/s = 1 W (SI) t Princípio geral das trocas de calor Considere um ambiente que isole termicamente todos os corpos do meio exterior. Nesse caso, as paredes da caixa térmica são chamadas de adiabáticas, por não deixarem passar o calor. Teremos então o chamado calorímetro ideal. Dessa forma, todo o calor cedido pelos corpos no seu interior será igual a todo calor recebido, logo Q = 0
10 Lei de resfriamento de Newton Quando se expõe um corpo de temperatura T 0 a um ambiente de temperatura T amb, de forma que T 0 T amb, nota-se que, após algum tempo, o objeto atinge o equilíbrio térmico com o ambiente. A taxa de resfriamento depende de alguns fatores: superfície exposta: quanto maior for a superfície de contato entre o corpo e o meio externo (ambiente) maior será a rapidez de resfriamento/aquecimento. calor específico do corpo: quanto maior o valor do calor específico de um corpo uma maior quantidade de energia será necessária para variar a sua temperatura de um determinado valor. Logo, para dois corpos que recebem a mesma quantidade de energia num mesmo intervalo de tempo, aquele com maior calor específico apresentará menor rapidez de resfriamento/aquecimento. características do meio: as características do meio em que o corpo está imerso são muito importantes. Por exemplo, se o objeto está em contato com o ar, que é um bom isolante térmico, mais lentos serão os processos de resfriamento ou aquecimento do que se estiver imerso em água. A condutividade térmica da água é maior que a do ar. ( ) T = T + T T e amb 0 amb kt número de Euler (base dos logaritmos naturais)
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