Calorimetria
Autor: B.Rodriguez | Publicado: 2012-06-03T13:02:00-07:00



O Calor

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; A unidade de medida usada para medir
a quantidade de calor é a caloria (cal). Uma caloria é a quantidade de calor
trocada por 1g de água no estado líquido quando sofre variação de 1°C em sua
temperatura.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; As calorias em valor nutricional é a
energia que o alimento nos fornece. A energia dos alimentos fica armazenada nas
células em forma de ATP (tritosfato de adenosina), é desta forma que se pode
entender as calorias que nos propiciam.

A Propagação de Calor

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; O calor
flui naturalmente do sistema de temperatura maior para o menor. Existem
processos de propagação de calor como: condição, convecção e irradiação.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Observando uma lâmpada acesa, a
energia elétrica se transforma em outras formas de energia como a luminosa e a
térmica. A energia térmica propaga calor e aquece objetos ao seu redor, assim
como, o calor do Sol.

Condução Térmica

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Condução
térmica é a propagação de calor na qual a energia se transmite de partícula
para partícula.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Cada material tem uma capacidade
própria de conduzir o calor. Aquele que conduz calor com facilidade é chamado
de bom condutor (metais e aço), os que conduzem calor com dificuldade são maus
condutores (madeira e borracha). Se a condução for nula ou muito reduzida, o
material é um isolante térmico (neve e o gelo).

A Lâmpada de Davy

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Esta lâmpada foi inventada em 1815
por Humphry Davy, ela serve para detectar gases dentro de minas de carvão.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Quando ela detecta algum gás ela
pega que só apaga depois de uma pequena explosão. Uma tela metálica que fica
fora dela não atinge uma temperatura que pode gerar uma explosão e ela faz com
que o calor não entre. Quando a chama que tem dentro dela se apaga significa
que tem gás por perto.

Convecção Térmica

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; É o calor que se transmite energia
térmica mediante ao transporte de matéria. Podemos observar a convecção térmica
das brisas costeiras, porque durante o dia o ar fica mais quente sobre a terra
e a noite o ar fica mais frio.

A inversão Térmica

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; A inversão térmica é mais comum
acontecer quando o ar quente substitui o ar frio, impedindo que o ar se
movimente.




Irradiação Térmica

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; A irradiação é a propagação de calor
onde a energia se transmite através de ondas eletromagnéticas.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; A energia radiante emitida por corpo
é propagada por raios infravermelhos. Com o meio material, esses raios podem
não se propagar integralmente, exemplo, em uma estufa a luz do Sol atravessa as
paredes de vidro, e quando chega ao interior da estufa, é absorvida pelas
plantas e pelo chão, que reemitem a energia na forma de raios infravermelhos.

O efeito estufa na
Terra

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; O efeito estufa é a forma que a
Terra tem para manter sua temperatura constante. Ela fica constante porque 35%
da radiação que recebemos vão ser refletida de novo para o espaço, ficando os
outros 65% retidos na Terra, e isso faz com que ela fique assim.

Fluxo de calor por
Condução

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; O fluxo de calor é a quantidade de
energia, proveniente da chama, que atravessa o fundo da panela por unidade de
Tempo, para isso depende da intensidade da chama e das características da
panela, como é o seu material e também a sua espessura.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Para determinar esse fluxo de
energia térmica, que mede a propagação do calor segundo, calculamos a
quantidade de calor Q que atravessa uma dada área A em um intervalo de tempo
∆T.

φ&nbsp;= <!--[if gte msEquation 12]><span
   style='font-family:"Cambria Math","serif";mso-ascii-font-family:"Cambria Math";
   mso-hansi-font-family:Arial;mso-bidi-font-family:Arial;color:#222222;
   background:white;font-style:italic;mso-bidi-font-style:normal'><span
   class=apple-converted-space><span
   style='font-family:"Cambria Math","serif";mso-bidi-font-family:Arial;
   color:#222222;background:white'>Q<span
   style='font-family:"Arial","sans-serif"'><m:sty
      m:val="p"/>∆<span style='font-family:"Cambria Math","serif";
   mso-hansi-font-family:Arial;mso-bidi-font-family:Arial'><m:scr
      m:val="roman"/>T<![endif]--><!--[if !msEquation]-->
 
 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
 
 
 

 
<!--[endif]-->



Lei de Fourier

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; O matemático francês Jean Baptiste
Josep Fourier, estabeleceu uma relação em um regime estacionário de condução em
que a propagação de energia térmica é constante através de um material condutor
homogêneo.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; E é expresso dessa maneira:

φ = K.<!--[if gte msEquation 12]><span
   style='font-family:"Cambria Math","serif";mso-ascii-font-family:"Cambria Math";
   mso-hansi-font-family:Arial;mso-bidi-font-family:Arial;font-style:italic;
   mso-bidi-font-style:normal'><i
   style='mso-bidi-font-style:normal'><span style='font-family:"Cambria Math","serif";
   mso-bidi-font-family:Arial'>A<i style='mso-bidi-font-style:
   normal'><span style='font-family:"Cambria Math","serif";mso-hansi-font-family:
   Arial;mso-bidi-font-family:Arial'>.<span
   style='font-family:"Arial","sans-serif"'><m:sty
      m:val="p"/>∆<span style='font-family:"Cambria Math","serif";
   mso-hansi-font-family:Arial;mso-bidi-font-family:Arial'><m:scr
      m:val="roman"/>T<i
   style='mso-bidi-font-style:normal'><span style='font-family:"Cambria Math","serif";
   mso-bidi-font-family:Arial'>e<![endif]--><!--[if !msEquation]-->
 
<!--[endif]-->

Radiações térmicas e a
lei de Stefan-Boltzmann

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; A radiação eletromagnética é como
uma forma de energia, constituída por ondas, que se propaga com a velocidade da
luz, em várias freqüências e comprimentos de onda.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; A lei de Stefan-Boltzmann estabelece
que o poder emissor de um corpo negro em equilíbrio térmico a certa temperatura
absoluta T é proporcional a T4.
Ela é expressa pela igualdade.

E corpo negro= δ. T4

δ =5,67. 10-8<!--[if gte msEquation 12]><span
   style='font-family:"Cambria Math","serif";mso-ascii-font-family:"Cambria Math";
   mso-hansi-font-family:Arial;mso-bidi-font-family:Arial;font-style:italic;
   mso-bidi-font-style:normal;vertical-align:super'><i
   style='mso-bidi-font-style:normal'><span style='font-family:"Cambria Math","serif";
   mso-bidi-font-family:Arial'>W<i
   style='mso-bidi-font-style:normal'><span style='font-family:"Cambria Math","serif";
   mso-bidi-font-family:Arial'>m<i
   style='mso-bidi-font-style:normal'><span style='font-family:"Cambria Math","serif";
   mso-hansi-font-family:Arial;mso-bidi-font-family:Arial'>2.<i
   style='mso-bidi-font-style:normal'><span style='font-family:"Cambria Math","serif";
   mso-bidi-font-family:Arial'>K<i
   style='mso-bidi-font-style:normal'><span style='font-family:"Cambria Math","serif";
   mso-hansi-font-family:Arial;mso-bidi-font-family:Arial'>4<![endif]--><!--[if !msEquation]-->
 
<!--[endif]-->

Efeito do Calor

Quando se coloca um copo com água no
congelador, primeiro ela esfria e depois congela, e quando pegamos cubos de
gelo e colocamos em um prato, depois de tempo ele derrete. Isso acontece porque
assim como a água de copo deve esfriar para depois congelar, o gelo primeiro
deve aquecer para depois fundir.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Enquanto não alcançar a temperatura
de fusão, toda energia absorvida pelo gelo, em temperatura negativa, será
utilizada somente para seu aquecimento. Depois de atingir o ponto de fusão, a
energia térmica poderá alterar seu estado físico, mantendo a temperatura constante
(em torno de 0°C).

Calor sensível e Calor
latente

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Calor Sensível é a quantidade de
calor que não causa mudança de estado físico, apenas de temperatura. Ex: quando
você esquenta uma panela (a temperatura aumenta, porém ela não derrete).

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Calor Latente é a quantidade de
calor que causa mudança de estado físico, mas não de temperatura. Ex: A fusão e
a ebulição da água. Nestes dois casos a água ao atingir o ponto de fusão ou de
ebulição, muda de estado físico, mas a sua temperatura se mantém constante.

Curva de
Aquecimento

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Uma amostra no estado sólido a uma
determinada temperatura e submete-se a mesma a um aquecimento constante. A
amostra sólida aquece até fundir, e quando está líquida, continua aquecendo até
entrar em ebulição. Mesmo depois de transformada em gás, pode continuar sendo
aquecida.

Quantidade de Calor
sensível

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; A quantidade de calor sensível pode
ser calculada a partir da potência de uma fonte térmica e do tempo de
fornecimento de energia a partir dessa fonte térmica. Também é possível calcular
a quantidade de calor a partir da massa da substância que sofre variação
térmica do calor específico dela e da variação térmica que o corpo sofre.


Quantidade de Calor
Latente

Podemos entender que a quantidade de
calor para mudar algo de estado físico depende da massa e do tipo da substância
que constitui o fluido. Com a mudança de estado físico a temperatura fica
inalterada.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Dois fatores são necessários para a
transição de fases na quantidade de calor latente que são: 

*massa
de substância (m)


 
 

 
  <!--[if !mso]-->
  

   

    <!--[endif]-->
    

    
Q=m.l

<!--[if !mso]-->
   

<!--[endif]-->
*valor de calor
latente (l)



&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Fórmula para achar a quantidade de
calor latente:&nbsp;&nbsp; 



Troca de Calor
entre corpos e sua Lei Geral

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Essa
troca de calor entre corpos é bem fácil de entender, exemplo:

Quando
se coloca cubos de gelo em um copo de suco na temperatura ambiente a 25°C, ao
passar do tempo os cubinhos de gelo vão se derreter.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Como o gelo tem no máximo 0°C ele
irá derreter, pois o suco que está mais quente fornece energia térmica ao gelo
que está mais frio.

As quantidades de calor trocadas entre
corpos, no interior do recipiente, e consideramos o conteúdo como sistema
termicamente isolado do ambiente externo. Tais recipientes recebem o nome de
calorímetros.