Quando tentamos pensar em alguma coisa que "não tem nada a ver com o calor" é natural, por oposição, pensar em algo frio. Na realidade, quando se diz que um objeto está frio, é porque está menos quente que o ambiente à sua volta, ou porque está menos quente do que a mão que tateia o objeto.Como veremos, a percepção de que alguma coisa "é fria" está associada a ela estar tomando calor do ambiente ou da mão que a toca. Da mesma forma, se diz que alguma coisa está quente, quando está cedendo calor à mão que a toca ou ao ambiente.
Geladeiras ou regiões geladas do planeta tem tanto a ver com o calor quanto fornos ou desertos:
A GELADEIRA, POR EXEMPLO, É UM APARELHO DE
BOMBEAR CALOR. VOCÊ PODE VERIFICAR COMO É QUENTE
A "GRADE PRETA" ATRÁS DELA.TRATA-SE DO RADIADOR
QUE EXPULSA O CALOR TIRADO DO INTERIOR DA
GELADEIRA, OU SEJA, DOS OBJETOS QUE REFRIGERA;
PARA SOBREVIVER NO PÓLO NORTE, OS ESQUIMÓS
PRECISAM DO ISOLAMENTO TÉRMICO DAS ROUPAS DE
PELE DE ANIMAIS E PRECISAM COMER ALIMENTOS COM
ALTO TEOR CALÓRICO. ALÉM DISSO, PARA ENTENDER
PORQUE OS PÓLOS SÃO TÃO FRIOS, É PRECISO SABER QUE
OS RAIOS DE LUZ E DE CALOR VINDOS DO SOL SÓ CHEGAM
LÁ MUITO INCLINADOS, E MESMO ASSIM SÓ DURANTE
METADE DO ANO...
Por falar em sol, quando a gente olha pro céu, numa noite de inverno, vendo aquelas estrelinhas que parecem minúsculos cristais, perdidos na noite fria...
...pode achar difícil acreditar que cada estrelinha daquela é um quentíssimo sol, cuja luz viajou milhões de anos pra chegar até nós. Se houver planetas em torno delas, quem sabe se não haverá vida em seu sistema solar..
.
Passaremos
a discutir a diferença entre Calor e Temperatura. Veremos também como medir o
Calor e como ocorre a transferência desse calor de um corpo para outro.
Calor é
a energia em trânsito entre dois corpos que possuam uma diferença de
temperatura entre si. A tendência natural é que o calor flua do corpo mais
quente (possui mais energia) para o mais frio (possui menos energia), até que
se atinja o equilíbrio térmico. Quando dois corpos de temperaturas diferentes,
são postos em contato, trocam calor até que atinjam o equilíbrio térmico, onde
as temperaturas finais dos dois corpos são iguais e não há mais troca de calor
entre eles.
Quando um corpo
recebe ou cede calor, ocorre uma transformação:
variação de temperatura ou mudança de estado físico. No
primeiro caso, dizemos que se trata de calor sensível e, no segundo, calor latente.
- Mudança De Estado
Físico
Toda a matéria, dependendo da
temperatura, pode se apresentar em 4 estados, sólido, líquido, gasoso e plasma.
Em nosso estudo falaremos apenas dos 3 primeiros.
As
mudanças desses estados são mostradas abaixo:
Fusão: Passagem do estado sólido para o
líquido;
Solidificação: Passagem do estado líquido para o
sólido;
Vaporização: Passagem do estado líquido para o
vapor, pode ser de três tipos - Evaporação (processo lento), Calefação (líquido
em contato com superfície a uma temperatura elevada) e Ebulição (formação de
bolhas).
Liquefação (ou Condensação): Passagem do estado
de vapor para o estado líquido.
Sublimação: Passagem do estado sólido
diretamente para o estado de vapor ou vice-versa.
O gráfico a seguir ilustra a
variação da temperatura de uma substância em função do calor absorvido pela
mesma. Este é um gráfico muito comum em exercícios.
-
Potência Térmica ou Fluxo de Calor
É
a grandeza que mede a quantidade de calor calor emitida ou absolvida na unidade
de tempo.
CAPACIDADE TÉRMICA E CALOR ESPECÍFICO
Definimos capacidade
térmica ou capacidade calorífica C de um corpo
como sendo a quantidade de calor necessária por unidade de variação de
temperatura do corpo:
A capacidade térmica C é uma característica do corpo e
não da substância. Assim, diferentes blocos de chumbo têm diferentes
capacidades térmicas, apesar de serem de mesma substância (chumbo).
Calor específico c é uma característica da
substância e não do corpo. Assim, cada substância tem o seu calor
específico, diferentes blocos de chumbo têm o mesmo calor específico, pois são
de mesma substância.
sendo que 1 cal equivale a
aproximadamente 4,1855 J.
A seguir o calor específico de
algumas substâncias:
Substância
|
Calor específico
(cal/gºC
|
Mercúrio
|
0,033
|
Alumínio
|
0,217
|
cobre
|
0,092
|
Chumbo
|
0,030
|
Prata
|
0,056
|
Ferro
|
0,114
|
Latão
|
0,094
|
Gelo
|
0,550
|
Água
|
1,000
|
Ar
|
0,240
|
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
01.
(Cescea-SP) Escolha a opção que completa
corretamente as lacunas do texto:
"Por muito tempo, na história da Física, considerou-se que o calor era uma propriedade dos corpos, que a possuíam em uma quantidade finita. Este conceito errôneo desapareceu no final do século XVIII. E hoje sabe-se que calor é uma forma de (1)________e, portanto, não tem sentido falar em (2) ______________''.
"Por muito tempo, na história da Física, considerou-se que o calor era uma propriedade dos corpos, que a possuíam em uma quantidade finita. Este conceito errôneo desapareceu no final do século XVIII. E hoje sabe-se que calor é uma forma de (1)________e, portanto, não tem sentido falar em (2) ______________''.
a)
(1) temperatura; (2) aquecimento dos corpos.
b)
(1) energia em trânsito; (2) calor contido nos corpos.
c)
(1) pressão; (2) energia contida nos corpos.
d)
(1) força ; (2) trabalho realizado por um corpo .
e)
(1) momento; (2) energia cinética de um corpo .
02.
(PUC-SP) Assinale a frase mais correta conceitualmente.
a)
"O dia está frio; estou recebendo muito frio".
b)
"Vou medir a febre dele".
c)
"estou com calor".
d)
"O dia está quente; estou recebendo muito calor".
e) as alternativas (a) e
(d) estão corretas.
03.
Quantas calorias uma massa de 1
kg de água a 30 oC deve receber para que sua
temperatura passe a 70 oC.
04.
Um corpo de massa igual a 10
kg recebeu 20 kcal, e sua temperatura passou de 50 oC
para 100 oC.
(a)
Qual o calor específico desse corpo ?
(b)
Qual a capacidade térmica desse corpo ?
05.
Uma manivela é usada para agita a água (massa de 100 gramas ) contida em
um recipiente termicamente isolado. Para cada volta da manivela é realizado um
trabalho de 0,1 J sobre a água. Determine o número de voltas para que a
temperatura da água aumente 1 oC.
Dados:
cágua = 1 cal/goC e 1 cal = 4,2 J
06.
(UFRS-RS)O consumo energético diário típico de uma pessoa totaliza 2000 kcal.
(a)
Sendo 1 cal = 4,18 J, a quantos Joules corresponde aquela quantidade ?
(b)
Calcule a potência, em watts, de uma pessoa, admitindo que essa energia seja
dissipada a uma taxa constante de 24 h.
GABARITO
01.
B
02.
D
03.
40 kcal
04.
(a)
0,04 cal/goC
(b)
400 cal/oC
05.
4200 voltas
06.
(a)8,36
x106J; (b) 100 W.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
01.
(PUC-SP) Um forno microondas produz ondas eletromagnéticas de 2,45 x 109
Hz de freqüência, que aquecem os alimentos colocados no seu interior ao
provocar a agitação e o atrito entre suas moléculas.
(a)
Qual o comprimento dessas microondas no ar ?
(b)
Se colocarmos no interior do forno um copo com 250 g de água a 20 oC,
quanto tempo será necessário para aquecê-la a 100 oC? Suponha que as
microondas produzem 10 000 cal/min na água e despreze a capacidade térmica do
corpo.
Dados:
c = 3 x 108 m/s; cáhua = 1,0 cal/goC.
02.
(FUVEST-SP) Um bloco de massa 2,0
kg , ao receber toda energia térmica liberada por 1000 g de água que diminuem
a sua temperatura de 1 oC, sofre um acréscimo de temperatura de 10 oC.
Considere o calor específico da água igual a 1 cal/goC. O calor
específico do bloco em cal/goC é:
(a)
0,2; (b) 0,1; (c) 0,15; (d) 0,05; (e)
0,01.
03. (MACK-SP) Um bloco de cobre(c = 0,094 cal/g.0C) de 1,2kg é
colocado num forno até atingir o equilíbrio térmico. Nessa situação, o bloco
recebe 12 972 cal. A variação da temperatura sofrida, na escala Fahrenheit, é
de:
a)600F
b)1150F
c)2070F
d)2390F
e)3470F
04. (UFRGS)
Um corpo de 2 Kg
recebe 8000 J de calor e sofre uma variação de temperatura de 100ºC. O valor do
calor específico desse corpo, em J/Kg ºC, é
a) 40
b)
80
c) 160
d) 4x105
e) 8x103
05. Qual
a capacidade térmica de um corpo que recebe 0,7 kcal de calor para elevar sua
temperatura de 20oC para 90oC ?
GABARITO:
03.
C 04.
A
01.
(a)
0,12 m ;
(b) 2 min
02.
D.
05.
10 cal/oC
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