2ºF -29/06 A 03/07 - Física

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Avaliar a conservação de energia em sistemas físicos, como nas trocas de calor com mudanças de estado físico, e nas máquinas mecânicas a vapor;

Mecanismos e efeitos das trocas de calor

Calor sensível

O calor sensível ou calor específico sensível é uma grandeza física que está relacionada com a variação da temperatura de um corpo.

Exemplo: Aquecimento de uma barra de metal

No exemplo acima, o calor se propaga por meio da condução térmica. Esse processo resulta no aumento da temperatura do material, no entanto, seu estado físico permanece o mesmo (sólido). No calor sensível o material não muda de fase, isto é, se está sólido, continua sólido, se está líquido, continua líquido

Fórmula

Para calcular o calor sensível, utiliza-se a seguinte fórmula:

Q = m . c . Δθ

Q: quantidade de calor sensível (cal ou J)
m: massa do corpo (g ou Kg)
c: calor específico da substância (cal/g°C ou J/Kg.°C)
Δθ: variação de temperatura (°C ou K)

Obs: Para calcular o calor sensível temos que saber o calor específico que varia em cada substância.

Tabela de Calor Específico

Lembre-se que cada substância apresenta um calor específico. Confira abaixo uma tabela com 15 substâncias e os valores do calor específico de cada uma.

Substância	Calor Específico (cal/g.ºC)
Água	1 cal/g.ºC
Álcool Etílico	0,58 cal/g.ºC
Alumínio	0,22 cal/g.ºC
Ar	0,24 cal/g.ºC
Areia	0,2 cal/g.ºC
Carbono	0,12 cal/g.ºC
Chumbo	0,03 cal/g.ºC
Cobre	0,09 cal/g.ºC
Ferro	0,11 cal/g.ºC
Gelo	0,50 cal/g.ºC
Hidrogênio	3,4 cal/g.ºC
Madeira	0,42 cal/g.ºC
Nitrogênio	0,25 cal/g.ºC
Oxigênio	0,22 cal/g.ºC
Vidro	0,16 cal/g.ºC

Relembrando:

Para calcular o calor específico das substâncias utiliza-se a seguinte fórmula:

c = Q/m. Δθ ou c = C/m

Onde,

c: calor específico (cal/g.°C ou J/Kg.K)
Q: quantidade de calor (cal ou J)
m: massa (g ou Kg)
Δθ: variação de temperatura (°C ou K)
C: capacidade térmica (cal/°C ou J/K)

No Sistema Internacional (SI), o calor específico é medido em J/Kg.K (Joule por quilograma e por Kelvin). No entanto, é muito comum ser medido em cal/g.°C (caloria por grama e por grau Celsius).

1 cal = 4,186 J

Exercícios

1. (Mackenzie) Em uma manhã de céu azul, um banhista na praia observa que a areia está muito quente e a água do mar está muito fria. À noite, esse mesmo banhista observa que a areia da praia está fira e a água do mar está morna. O fenômeno observado deve-se ao fato de que:

a) a densidade da água do mar é menor que a da areia.
b) o calor específico da areia é menor que o calor específico da água.
c) o coeficiente de dilatação térmica da água é maior que o coeficiente de dilatação térmica da areia.
d) o calor contido na areia, à noite, propaga-se para a água do mar.
e) a agitação da água do mar retarda seu resfriamento.

2. (Mackenzie) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20°C para 60°C em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/g °C, calcule a massa de água aquecida, em gramas.

3. (UFSM-RS) Um corpo de 400 g e calor específico sensível de 0,20 cal/g °C, a uma temperatura de 10°C, é colocado em contato térmico com outro corpo de 200 g e calor específico sensível de 0,10 cal/g° C, a uma temperatura de 60°C. Qual será a temperatura final, uma vez estabelecido o equilíbrio térmico entre os dois corpos

4. (PUC-RS) Um corpo A, homogêneo, de massa 200 g, varia sua temperatura de 20 ºC para 50 ºC ao receber 1200 calorias de uma fonte térmica. Durante todo o aquecimento, o corpo A mantém-se na fase sólida. Um outro corpo B, homogêneo, constituído da mesma substância do corpo A, tem o dobro da sua massa. Qual é, em cal/gºC, o calor específico da substância de B?