Calorimetria é o ramo da física que estuda as trocas de energia térmica em formato de calor que ocorre entre dois ou mais corpos e o ambiente. Através desse estudo é possível definir a temperatura de equilíbrio de um sistema de corpos e a quantidade de energia térmica necessária para ocorrerem as variações de temperatura e as mudanças de estado físico.

Se desejar ler também: 

O que é calor?

Calor é a energia térmica que passa de um corpo para o outro. Quando eles se encontram em contato térmico, o calor passa entre eles para que ocorra o equilíbrio térmico – que ocorre quando os dois corpos conseguem chegar a mesma temperatura. É válido salientar a temperatura sempre passa do corpo de maior temperatura para o de menor. 

O contato térmico é qualquer meio entre os corpos que permite a transposição de calor por meio do contato, da convecção e da indução. As transferências de calor que ocorrem entre os corpos são dadas a partir de um ou mais desses processos de física. 

De acordo com o Sistema Internacional de Unidades a unidade de calor é o Joule (J), mas o uso da unidade caloria (cal) é muito comum entre estudiosos e pesquisadores. 

Uma caloria equivale a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de 1 grama de água pura.

Fórmulas para calcular o calor

Calor sensível

A mudança de temperatura provoca alterações no corpo, podendo gerar também alterações nas suas dimensões. Quando isso ocorre pode-se afirmar que ocorreu uma transferência de calor sensível. 

Assim, é possível concluir que o calor sensível é capaz de alterar a temperatura do corpo, assim como as suas dimensões através do processo de dilatação térmica. A fórmula para calcular o calor sensível é esta a seguir:

Q = M.C. ΔT 

Dica: você pode decorar através da palavra “que macete”

Sendo:

Q: quantidade de calor (que é medida em J ou cal);

M: massa do corpo (que é medida em kg ou g);

C: calor específico (que é medida J/kg.K ou cal/g°°C);

ΔT: variação de temperatura (K ou °C)

Calor específico

O calor específico define a quantidade de calorias necessárias para aumentar 1°C uma massa de 1g de determinada substância. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades, o calor específico é representado pela letra c.

Veja a seguir o calor específico de algumas substâncias:

  • Água: 1 cal/°C;
  • Gelo: 0,5 cal/°C;
  • Etanol: 0,58 cal/°C;
  • Ouro: 0,03 cal/°C;
  • Prata: 0,06 cal/°C.

Capacidade térmica

A capacidade térmica define a quantidade de calor necessária para um corpo tenha variação de temperatura entre 1°C e 1K. Assim, através da capacidade térmica é possível indicar a quantidade de calor que deve ser recebida ou cedida pelo corpo para que a sua temperatura varie.

A principal diferença entre a capacidade térmica e o calor específico é que essa se relaciona com o corpo todo, enquanto o calor específico lida somente com cada grama da composição do corpo.

Assim, pode-se concluir que a capacidade térmica é uma propriedade do corpo como um todo, e não somente uma parte de sua composição.

As fórmulas a seguir correspondem à capacidade térmica.

Veja:

C = Q / T ou C = m.c

Sendo:

C: capacidade térmica (cal/g ou J/kg);

Q: quantidade de calor;

m: massa do corpo;

c: calor específico;

ΔT: variação de temperatura.

Quando o corpo possui grande capacidade térmica, ele é considerado um reservatório térmico, e esse precisa ter uma grande absorção ou cessão de quantidade de calor para que a sua temperatura seja alterada.

Um grande reservatório térmico na Terra é o mar que são compostos de muita água que possui muito calor específico. Isso faz com que os mares sejam grandes reguladoras de temperatura global. 

Calor latente

O calor latente, conhecido também como calor de transformação, é a quantidade de calor recebida por um corpo quando ocorre a sua alteração de estado físico. Se um corpo passar de um estado físico para o estado gasoso, ele absorveu calor latente.

Durante a mudança de estado físico, toda o calor absorvido ou cedido por um corpo altera somente o seu estado, sem influenciar na sua temperatura. 

Quando uma água começa a ferver, sob as condições normais de pressão, ela passa por um processo de vaporização, sem que a sua temperatura seja alterada. 

A seguinte fórmula é utilizada para calcular o calor latente:

Q = m.L

Dica: você pode decorar essa equação pela frase “que moleza”;

Legenda da fórmula:

  • Q = quantidade de calor latente (sendo medida por J ou cal);
  • m: massa do corpo (sendo medida por kg ou g);
  • L: calor latente de fusão (LF), vaporização (LV) e outros (sendo medido por J/kg ou cal/g).

Veja a seguir os valores de calor latente de fusão de algumas substâncias:

  • Água: 79,9 cal/g;
  • Cobre: 51 cal/g;
  • Alumínio: 95 cal/g;
  • Ouro: 15,8 cal/g;
  • Zinco: 28,1 cal/g.

Quanto maior for o valor de calor latente de fusão de determinada substância, mais calor por grama será necessário para fazer a sua mudança de estado, do sólido para o líquido.

O calor latente se encontra relacionado com os modelos de ligações químicas compostas entre os átomos de uma molécula.

Fluxo de calor

O fluxo de calor, também conhecido como fluxo térmico, fornece a quantidade de passagem de calor de um corpo para o outro em determinado ambiente.  De acordo com o Sistema Internacional de Unidade, o fluxo de calor é definido pela letra grega Φ, sendo medida pelo Joules por segundo.

A fórmula do fluxo de calor é representada pela equação a seguir:

Φ = Q / T

Veja a seguir a legenda da equação do fluxo de calor:

Q: quantidade de calor (sendo medida por J ou cal);

m: massa do corpo (kg ou g);

c: calor específico (J/kg.K ou cal/g°C);

ΔT: variação de temperatura (K ou C°)

E aí, gostou do nosso post de hoje? Para saber mais informações sobre calorimetria e outras matérias de física para tirar uma boa nota do Enem, continue acompanhando o nosso blog. Assim você conseguirá a tão sonhada aprovação no vestibular!

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