Calorimetria

Atendendo a pedidos, este post fala sobre Calorimetria, que é um ramo da termodinâmica que estuda a transferência de calor entre corpos com diferentes temperaturas.

O que é calor?

Quando corpos de temperatura diferentes entram em contato físico, sempre há uma transferência de energia do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura. Esta transferência de energia cessa quando todos os corpos em contato ficam com a mesma temperatura. O nome desta energia térmica é calor.

A unidade de medida do calor se chama caloria (cal).

$1 cal=4,186 J$

Uma caloria é a quantidade de energia térmica necessária para que 1 grama de água varie 1°C.

Calor sensível e Calor latente

Na calorimetria, considera-se dois tipos de calor: Calor latente e Calor sensível. Calor sensível é o que faz o corpo mudar de temperatura. Esta fórmula calcula a quantidade de caloria necessária para fazer um corpo variar um intervalo de temperatura.

$Q=m\times c\times \Delta T$

$Q$ é a quantidade de calor sensível (em cal ou $J$ );
$m$ é a massa do corpo (g ou kg);
$c$ é o calor específico (cal/g°C ou $J$ /kg°C);
$\Delta T$ é a variação de temperatura (°C).

A equação da capacidade calorífica, que determina quantas calorias o corpo perde ou ganha dependendo da massa, calculado em cal/°C ou $J$ /K.

$C=m\times c$

Calor latente é a quantidade de energia térmica necessária para mudar o estado físico de um corpo, como por exemplo, congelar uma porção de água ou para derreter um pedaço de metal. Esta é a fórmula para calcular este tipo de calor.

$Q=m\times L$

$L$ é o calor latente de fusão ou vaporização em cal/g. É uma propriedade do material.

No gráfico abaixo, se calcula o calor latente nas linhas e o calor sensível nas rampas.

Calor específico

Calor específico é uma propriedade do material, determina a quantidade de calor que uma unidade de massa (1g ou 1kg) deste material deve ganhar ou perder para variar um grau de temperatura, em outras palavras, a capacidade térmica por unidade de massa.

Exemplo

Suponhamos que você queira calcular a quantidade de calor para um gelo a -20°C se tornar água a 40°C. Sempre assuma que a soma dos calores recebidos e perdidos é zero pois o sistema sempre busca o equilíbrio térmico.

$\sum Q_{ganhado}+\sum Q_{perdido}=0$