Olá, pessoal!
Hoje vamos falar de outro assunto muito importante dentro da Física e que costuma ser bastante cobrado nas provas dos vestibulares e do Enem: a calorimetria. Neste post, vamos ver o que é calorimetria e quais são os principais conceitos que envolvem essa disciplina. Acompanhe e bons estudos!
O que é calorimetria e quais são os principais conceitos?
A calorimetria é a área da Física que estuda os fenômenos decorrentes da troca de energia térmica entre dois ou mais corpos. Essa energia em trânsito, que passa de um corpo para o outro devido à diferença de temperatura entre eles é chamada de calor.
A transferência de energia na forma de calor acontece do corpo com maior temperatura para o corpo com menor temperatura de modo não forçado. Em um sistema termicamente isolado do ambiente exterior, esse transporte de energia irá acontecer até que os corpos atinjam o equilíbrio térmico, ou seja, que possuam a mesma temperatura.
Nesse sentido, quando falamos em contato térmico, estamos nos referindo a qualquer meio que permita a transferência de calor entre dois ou mais corpos.
Temperatura
A temperatura é a grandeza física que indica o estado de movimentação ou agitação de átomos e moléculas. Quanto mais quente está um corpo, maior é o grau de movimentação molecular; quanto mais frio, menor.
A temperatura pode ser medida em três escalas termométricas distintas: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Aqui, entra um conceito importante no estudo da calorimetria, que é o zero absoluto. Trata-se do limite mínimo para a temperatura de um corpo. Medido em Kelvin, o zero absoluto equivale a -273,15 °C.
Calor específico
Calor específico é uma constante fundamental nos cálculos da calorimetria. Seu valor vai variar de acordo com o material que forma o corpo. Ele indica quantas calorias são necessárias para elevar em 1 ºC o equivalente a 1 g de massa de uma determinada substância. Essa unidade usa como referência a água pura, que possui calor específico igual a 1,0 cal/(gºC).
Capacidade térmica
Diferentes corpos e substâncias reagem de formas diferentes quanto cedem ou recebem calor. Com isso, é normal que uns esquentem ou esfriem mais rápido do que outros. E a isso damos o nome de capacidade térmica.
A capacidade térmica é a grandeza física que define a quantidade de calor que um corpo deve perder ou receber para que sua temperatura varie 1 ºC. A diferença para o calor específico está no fato de que essa é uma grande que tem relação com o corpo como um todo, e não apenas a 1 g.
Calor sensível
Como comentei, a variação de temperatura de um corpo é uma das consequências das trocas de calor. Quando um corpo recebe calor, sua temperatura aumenta; quando cede, ela diminui. Lembrando que essa variação de temperatura pode ocasionar ou não mudanças nas suas dimensões, em um processo conhecido como dilatação térmica.
Calor latente
Também chamado de calor de transformação, define a quantidade de calor que um corpo precisa para mudar de estado físico. Importante apontar que, quando isso ocorre, a temperatura do corpo permanece constante, ou seja, ao receber ou ceder calor latente, a única coisa que se altera é seu estado.
Isso pode ser observado na fervura da água. Quando em condições normais de temperatura e pressão, a temperatura da água permanece constante enquanto ela passa do estado líquido para o gasoso.
Mudança de estado físico
O aumento ou diminuição no grau de movimentação dos átomos de um corpo tem o poder de alterar a força de ligação entre eles, o que pode levar à modificação na organização das moléculas. Isso significa que, quando um corpo recebe ou cede calor, isso pode ocasionar na mudança do seu estado físico.
As mudanças de fase de um corpo são:
- Condensação: gasoso para líquido;
- Solidificação: líquido para sólido;
- Fusão: sólido para líquido;
- Vaporização: líquido para o gasoso;
- Sublimação: passagem direta de sólido para gasoso, sem passar pela fase líquida.
Propagação de calor
Como vimos, o calor é transferência de energia térmica de um corpo mais quente para um mais frio, por meio de um dos três processos a seguir:
Condução
Neste processo, a transmissão de calor ocorre partícula a partícula, por meio da movimentação dos átomos e das moléculas. Essa agitação é transmitida por todo o corpo quanto houver diferença de temperatura em diferentes pontos. Importante notar que, para que haja transferência de calor por condução, é necessário haver um meio material. Por isso, ela ocorre com maior predominância nos sólidos.
Convecção
É um processo que ocorre exclusivamente em fluidos (líquidos e gases), a convecção acontece pela movimentação do material aquecido, em virtude da diferença de densidade que existe.
Quando parte de uma substância fluida é aquecida, sua densidade diminui. Isso cria pontos com densidades diferentes dentro do mesmo corpo, o que gera movimentos dentro do líquido ou do gás, fazendo com que a parte aquecida suba e a parte menos densa desça. Assim, estabelece-se uma corrente de transmissão de calor, chamada de corrente de convecção.
Irradiação
Processo em que a transmissão de calor ocorre por meio de ondas eletromagnéticas. Com isso, não é necessário haver um meio material entre os corpos, fato que explica por que a irradiação acontece até mesmo no vácuo.
Quando essas ondas eletromagnéticas alcançam um corpo, parte dessa energia é absorvida e parte é refletida. A parte que foi absorvida resulta em um aumento na movimentação das moléculas desse corpo, fazendo com que sua temperatura se torne mais elevada.
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Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre calorimetria. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!
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