1 Conceito de calorimetria 12 Mudança de fase. 2 Introdução 13 Leis gerais das mudanças de fase. 3 Definição de caloria 14 Mudança de fase da água

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1 1 Conceito de calorimetria 12 Mudança de fase 2 Introdução 13 Leis gerais das mudanças de fase 3 Definição de caloria 14 Mudança de fase da água 4 Calor específico 15 Resumo das equações e unidades 5 Calorímetro (interativo) 16 Trocas de Calor 6 Tabela de calores específicos 17 Pressão e mudança de fase 7 Capacidade térmica 18 Diagrama de fases (água) 8 Estados Físicos 19 Diagrama de fases (generalizado) 9 Mudança de fase (nomenclatura) 20 Influência da pressão na mudança de fase 10 Vídeos 21 Pressão x temperatura (simulador) 11 Calor Latente 22 Créditos

2 Introdução Calorimetria é a parte da Física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor. Clique para exibir o conteúdo

3 Introdução Quando um corpo recebe ou cede uma certa quantidade de energia térmica, podemos observar, como consequência, uma variação de sua temperatura (calor sensível) ou uma mudança em seu estado físico calor latente). Mudança de fase 0 Q ml Calor latente Calor sensível Variação de temperatura 0 Q mc Clique para exibir o conteúdo

4 Unidades de calor A unidade de calor, no SI, é o Joule (J); Usualmente usamos a caloria (cal). 1cal = 4,186 J 1 kcal = 1000 cal 14,5 C 15,5 C 1 g de H 2 O Define-se Caloria como sendo a quantidade de calor necessária para que um grama de água pura, sob pressão normal, tenha sua temperatura elevada de 14,5 C para 15,5 C. Clique para exibir o conteúdo

5 Calor específico Chamamos de Calor específico de uma substância (c) a razão entre a quantidade de calor que a substância troca (Q) e o produto entre a sua massa (m) e a variação de temperatura sofrida ( T). Esta grandeza tem sua unidade de medida no Sistema Internacional de Unidades ( S.I ) em J / kg. K, porém a mais usada é a cal/g. C. c Q m O calor específico de uma substância representa a quantidade de calor necessária para que 1 grama da substância eleve a sua temperatura em 1 C. Equação Fundamental da Calorimetria Q mc Que macete! Clique para exibir o conteúdo

6 Calorímetro O Calorímetro é um aparelho utilizado em laboratório com o objetivo de si realizar experiências envolvendo trocas de calor entre corpos ou substâncias.

7 Calores específicos Q mc Calor específico médio de algumas substâncias: SUBSTÂNCIA c (cal/g. C) Areia seca 0,190 Gelo 0,550 Água líquida 1,000 Vapor d água 0,480 Álcool etílico 0,548 Alumínio 0,219 Mercúrio 0,033 Prata 0,056 Vidro 0,200 Ferro 0,110 Chumbo 0,0031 Cobre 0,0093 O calor específico é uma característica do material (substância) que constitui o corpo. Clique para exibir o conteúdo

8 Capacidade térmica A capacidade térmica (C) de um corpo é a razão entre a quantidade de calor (Q) que o corpo troca (ganhando ou perdendo) e a variação de temperatura ( T)que ele sofre nesta troca. Sua unidade de medida no Sistema Internacional de Unidades ( S.I ) é o J / K, sendo que a mais usada é a cal / C C C Q mc Vale destacar que a capacidade térmica é uma característica do corpo, portanto, dois objetos de materiais diferentes podem apresentar à mesma capacidade térmica. Clique para exibir o conteúdo

9 Estados físicos da matéria Quando é analisado microscopicamente um corpo nos estados sólido, líquido e gasoso, nota-se que: No estado sólido, as partículas que constituem o corpo possuem uma grande vibração em torno de sua posição; No estado líquido, as partículas, além de vibrarem, apresentam movimento de translação no interior do líquido; No estado gasoso, as partículas, além de vibrarem intensamente, também transladam com grande velocidade no interior da massa gasosa.

10 Mudança de fase Quando alteramos as condições físicas de pressão e temperatura, podemos alterar o estado de agregação da matéria. Por ora, trataremos da mudança de fase sob pressão constante, variando somente a temperatura. Processos de mudança: Fusão: passagem de sólido para líquido; Solidificação: passagem de líquido para sólido; Vaporização: passagem de líquido para vapor; Condensação: passagem de vapor para líquido; Sublimação: passagem de sólido para vapor ou vapor para sólido, processo também conhecido como cristalização.

11 Estados físicos da matéria

12 Mudança de Fase Solidificação

13 Mudança de Fase Ebulição

14 Mudança de Fase Calefação

15 Calor latente O calor latente, de uma mudança de estado, é a quantidade de calor que a substância recebe ou cede, por unidade de massa, durante a transformação, mantendo-se constante a temperatura, desde que a pressão não se altere. Matematicamente, podemos expressá-lo por: Q ml Que moleza! Importante lembrar que a temperatura permanece inalterada durante todo o processo de mudança de fase. Clique para exibir o conteúdo

16 Calor latente

17 Estados físicos da matéria

18 Estados físicos da matéria Se a pressão for mantida constante, durante a mudança de fase, a temperatura se mantém constante. Para uma dada pressão, cada substância tem a sua temperatura de mudança de fase perfeitamente definida. Variando a pressão, as temperaturas de mudança de fase também variam.

19 Resumo Grandeza Símbolo Unidade no S.I. Unidade usual Quantidade de calor Q joule (J) caloria (cal) Massa m quilograma (kg) grama (g) Calor específico c J/kg.K cal/g. C Variação de temperatura θ K C Intervalo de tempo t s s Capacidade térmica C J/K cal/ C Calor latente L J/kg cal/g Fluxo ou potência f ou P ot J/s cal/s útil Rendimento η 1 1 Q mc Qútil ml C C Q mc P P útil útil Q t fonte Tempo P fonte

20 Trocas de calor Quando dois ou mais corpos, que estão em temperaturas diferentes, são colocados em contato, ocorrem espontaneamente trocas de calor entre eles, que cessam ao ser atingido o equilíbrio térmico. A A Calor B A B A B Q B A Q B 0 Para que não haja influência do meio externo nas trocas de calor, é necessário colocá-los em um calorímetro. Q 0 Clique para exibir o conteúdo

21 1. Supor que o equilíbrio ocorra a 0 C e calcular as quantidades de calor envolvidas no processo. Qágua ma ca A Q1 Gelo mg cg G Q2 Gelo mg L 2. Analise os resultados obtidos: Se Q A < Q 1G : O equilíbrio se dará abaixo de 0 C, assim teremos solidificação da água, logo: Q Q Q Q Gelo água água água m c m c m L m c ' 0 G G G A A A A A G G

22 2. Analise os resultados obtidos: Se Q A > Q 1G : O equilíbrio se dará acima de 0 C, assim teremos: Q Q Q Q Gelo Gelo Gelo Água m c m L m c ' m c 0 G G G G G A A A A A Se Q A > Q 1G e Q A < Q 1G + Q 2G : O equilíbrio se dará a 0 C e uma parte do gelo não sofrerá fusão, resultando em uma mistura de água e gelo. Se Q A > Q 1G e Q A = Q 1G + Q 2G : O equilíbrio se dará a 0 C e todo o gelo fundirá.

23 Diagramas de fase Nível do mar p 1 atm p F A p h p 1 atm p 1 atm Terra Atmosfera

24 Diagramas de fase

25 Diagramas de fase Diagrama de fases da água Água p ebulição fusão gás (fluído supercrítico) 1 atm fase sólida fase líquida ponto crítico vapor superaquecido ponto triplo fase gasosa 0 0 C C

26 Diagramas de fase

27 Diagramas de fase

28 Diagramas de fase

29 Influência da pressão Água p ebulição fusão

30 Influência da pressão

31 Instruções Clique com o botão esquerdo do mouse em uma parte limpa do slide durante a apresentação para exibir o conteúdo dos slides e/ou avançar o slide. Use as setas de navegação para: (para retornar ao slide anterior) (para avançar para o próximo slide) (para voltar ao menu inicial) (para fechar a apresentação)