{"id":2046,"date":"2020-10-29T09:00:23","date_gmt":"2020-10-29T12:00:23","guid":{"rendered":"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/?p=2046"},"modified":"2023-08-06T21:19:04","modified_gmt":"2023-08-07T00:19:04","slug":"dilatacao-termica-e-calorimetria","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/dilatacao-termica-e-calorimetria\/","title":{"rendered":"Dilata\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica e calorimetria"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Neste post, vamos falar de dois assuntos que costumam cair bastante nos vestibulares: calorimetria e dilata\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica. Vem comigo!<\/p>\n\n\n\n<!--more-->\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Calorimetria<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u00c9 o campo da F\u00edsica que estuda os fen\u00f4menos relacionados \u00e0s trocas de energia (calor) entre diferentes corpos. Aqui, temos dois conceitos fundamentais:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Calor: representa a energia t\u00e9rmica que \u00e9 transferida de um corpo para o outro, sendo determinado pela diferen\u00e7a de temperatura entre dois ou mais corpos.<\/li><li>Temperatura: grandeza que mede o grau de agita\u00e7\u00e3o das mol\u00e9culas de um corpo.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Importante: <\/strong>se os corpos estiverem isolados termicamente do ambiente exterior, a transfer\u00eancia de calor entre eles ocorrer\u00e1 at\u00e9 que se alcance o equil\u00edbrio t\u00e9rmico, ou seja, ambos os corpos fiquem com temperaturas iguais.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Outro ponto que vale chamar aten\u00e7\u00e3o \u00e9 que um corpo n\u00e3o possui calor, mas, sim, energia interna. Chamamos de calor apenas a energia em tr\u00e2nsito de um corpo para o outro.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Nesse sentido, j\u00e1 emendamos em outros dois conceitos importantes:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Quando a energia em tr\u00e2nsito ocasiona a mudan\u00e7a de estado f\u00edsico de um corpo, ent\u00e3o chamamos de calor latente;<\/li><li>Quando a transfer\u00eancia de energia gera uma mudan\u00e7a na temperatura de um corpo, isso recebe o nome de calor sens\u00edvel.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Como tantos outros assuntos da F\u00edsica, a calorimetria tem uma equa\u00e7\u00e3o pr\u00f3pria, que utilizamos para os principais c\u00e1lculos. A f\u00f3rmula \u00e9 a seguinte:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img decoding=\"async\" width=\"129\" height=\"40\" src=\"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/09\/f\u00f3rmula-calorimetria.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2047\"\/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Q: quantidade de calor, medido em joule (J) ou caloria (cal);<\/li><li>m: massa, medido em quilogramas (kg) ou gramas (g);<\/li><li>c: calor espec\u00edfico do material;<\/li><li>\u0394\u03b8: varia\u00e7\u00e3o de temperatura de um corpo, ou seja, a temperatura final menos a temperatura inicial.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Calor espec\u00edfico e capacidade t\u00e9rmica<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">O que costuma pegar em quest\u00f5es envolvendo a equa\u00e7\u00e3o da calorimetria \u00e9 justamente o calor espec\u00edfico (c). Essa grandeza representa a quantidade de energia necess\u00e1ria para que 1 grama de uma subst\u00e2ncia tenha sua temperatura aumentada ou diminu\u00edda em 1\u00baC. Portanto, o calor espec\u00edfico \u00e9 uma constante de proporcionalidade cujo valor depende do material que constitui o corpo.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Na esteira do calor espec\u00edfico, temos outra grandeza muito importante chamada de capacidade t\u00e9rmica, cujo valor tem rela\u00e7\u00e3o com quantidade de calor que um corpo recebe e a varia\u00e7\u00e3o de temperatura.&nbsp;&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A capacidade t\u00e9rmica (C) pode ser calculada de duas formas:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img decoding=\"async\" width=\"102\" height=\"92\" src=\"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/09\/capacidade-t\u00e9rmica.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2048\"\/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>C: capacidade t\u00e9rmica do corpo;<\/li><li>Q: quantidade de calor;<\/li><li>\u0394\u03b8: varia\u00e7\u00e3o de temperatura;<\/li><li>m: massa;<\/li><li>c: calor espec\u00edfico sens\u00edvel do material.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Mudan\u00e7a de estado<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Existe ainda outro tema fundamental no estudo da calorimetria que \u00e9 a mudan\u00e7a de estado f\u00edsico de um material. Trata-se da quantidade de calor que \u00e9 recebida ou cedida por um corpo para que ele mude de fase. E, como vimos, nesse caso estamos falando de calor latente.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Aqui, tamb\u00e9m h\u00e1 uma f\u00f3rmula para o c\u00e1lculo da quantidade de calor latente durante a mudan\u00e7a de estado f\u00edsica:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img decoding=\"async\" width=\"110\" height=\"42\" src=\"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/09\/quantidade-calor-latente.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2049\"\/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Q: quantidade de calor;<\/li><li>m: massa;<\/li><li>L: calor espec\u00edfico latente do material e da mudan\u00e7a de estado.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Trocas de calor<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Quando dois ou mais corpos trocam energia entre si, a transfer\u00eancia de calor sempre ocorre do corpo com maior temperatura para o corpo com menor temperatura.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Como comentei, quando os corpos est\u00e3o isolados termicamente do ambiente exterior, a troca de calor vai acontecer at\u00e9 que todos atinjam o equil\u00edbrio t\u00e9rmico. Nesse caso, a temperatura final ser\u00e1 a mesma para todos os corpos, ou seja, a energia total do sistema se conserva, independentemente da quantidade de corpos.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"206\" height=\"54\" src=\"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/09\/temperatura-final.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2050\"\/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Curva de aquecimento<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">E d\u00e1-lhe conceito! A curva de aquecimento varia de acordo com cada subst\u00e2ncia e geralmente indica as mudan\u00e7as de estado f\u00edsico. Ela aparece na forma de um gr\u00e1fico, que traz a rela\u00e7\u00e3o entre a temperatura de um material em fun\u00e7\u00e3o da quantidade de calor recebida ou cedida. O gr\u00e1fico apresentado tamb\u00e9m pode trazer a rela\u00e7\u00e3o entre temperatura e tempo.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"239\" height=\"289\" src=\"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/09\/temperatura-e-tempo-1.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2052\"\/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Aten\u00e7\u00e3o: <\/strong>pessoal, h\u00e1 uma s\u00e9rie de aulas e lives sobre calorimetria no meu canal, em que vou mais a fundo nos principais c\u00e1lculos e resolvo alguns exerc\u00edcios passo a passo. Confira:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=s9mRSkK7zEo&amp;t=206s\">F\u00edsica Calorimetria #1 &#8211; Pinguim Revisa<\/a><\/strong><\/li><li><strong><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=EvbuvhfG82w&amp;t=295s\">Revis\u00e3o &#8211; Calorimetria<\/a><\/strong><\/li><li><strong><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=BS9jrWH9vk4&amp;t=151s\">Calorimetria &#8211; Calor Sens\u00edvel e Pot\u00eancia T\u00e9rmica<\/a><\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Dilata\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A dilata\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica \u00e9 um fen\u00f4meno em que ocorre uma varia\u00e7\u00e3o nas dimens\u00f5es de um corpo quando ele passa por mudan\u00e7as de temperatura. De uma maneira geral, tanto s\u00f3lidos quanto l\u00edquidos e gasosos tendem a expandir-se quando t\u00eam suas temperaturas aumentadas.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Dilata\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica dos s\u00f3lidos<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Quando falamos de subst\u00e2ncias no estado s\u00f3lido, precisamos ter em mente que o aumento da temperatura aumenta o distanciamento entre os \u00e1tomos de um corpo, fazendo com que suas dimens\u00f5es tamb\u00e9m aumentem.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Nesse sentido, existem tr\u00eas classifica\u00e7\u00f5es para as dilata\u00e7\u00f5es dos s\u00f3lidos:<\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">Linear<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Considera o aumento das dimens\u00f5es de um corpo em apenas um sentido. Para calcul\u00e1-la, devemos usar a seguinte f\u00f3rmula:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"158\" height=\"39\" src=\"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/09\/dimens\u00f5es-de-um-corpo.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2053\"\/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>\u0394L: varia\u00e7\u00e3o de comprimento, medido em metros (m) ou cent\u00edmetros (cm).<\/li><li>L<sub>0<\/sub>: comprimento inicial.<\/li><li>\u03b1: coeficiente de dilata\u00e7\u00e3o linear.<\/li><li>\u0394\u03b8: varia\u00e7\u00e3o de temperatura.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">Superficial<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Considera o aumento das dimens\u00f5es de uma determinada superf\u00edcie. Nesse caso, a f\u00f3rmula \u00e9 a seguinte:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"157\" height=\"46\" src=\"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/09\/superficial.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2054\"\/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>\u0394A: varia\u00e7\u00e3o de \u00e1rea, medida em metros quadrados (m<sup>2<\/sup>) ou cent\u00edmetros quadrados (cm<sup>2<\/sup>);<\/li><li>A<sub>0<\/sub>: \u00e1rea inicial;<\/li><li>\u03b2: coeficiente de dilata\u00e7\u00e3o superficial <strong>(<\/strong><strong>=2.<\/strong><strong>)<\/strong>;<\/li><li>\u0394\u03b8: varia\u00e7\u00e3o de temperatura.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\">Volum\u00e9trica<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Considera o aumento do volume total de um corpo. Sua f\u00f3rmula \u00e9 a seguinte:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"162\" height=\"44\" src=\"https:\/\/professorpinguim.com.br\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/09\/volum\u00e9trica.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-2055\"\/><\/figure><\/div>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>\u0394V: varia\u00e7\u00e3o de volume, medido em metros c\u00fabicos (m<sup>3<\/sup>) ou cent\u00edmetros c\u00fabicos (cm<sup>3<\/sup>);<\/li><li>V<sub>0<\/sub>: volume inicial;<\/li><li>\u03b3: coeficiente de dilata\u00e7\u00e3o volum\u00e9trica (<strong>= 3.<\/strong><strong>)<\/strong>;<\/li><li>\u0394\u03b8: varia\u00e7\u00e3o de temperatura.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Dilata\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica dos l\u00edquidos<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Quando sofrem aumento de temperatura, os l\u00edquidos tamb\u00e9m aumentam seu volume. No entanto, como subst\u00e2ncias l\u00edquidas n\u00e3o possuem forma definida, o \u00fanico c\u00e1lculo poss\u00edvel \u00e9 o de dilata\u00e7\u00e3o volum\u00e9trica.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Importante: <\/strong>existe um fen\u00f4meno chamado dilata\u00e7\u00e3o an\u00f4mala da \u00e1gua. Trata-se de um comportamento caracter\u00edstico da \u00e1gua (e tamb\u00e9m de alguns outros l\u00edquidos) que provoca altera\u00e7\u00f5es irregulares no seu volume durante varia\u00e7\u00f5es de temperatura. Quando aquecida entre&nbsp; 0 \u00b0C e 4 \u00b0C, a \u00e1gua perde volume (contra\u00e7\u00e3o) e somente depois de dilata.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><strong>Aten\u00e7\u00e3o: <\/strong>para se aprofundar nos c\u00e1lculos que costumam cair nas provas e conferir a resolu\u00e7\u00e3o de exerc\u00edcios, assista \u00e0s aulas:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=tslazk2MEFQ&amp;t=362s\"><strong>Revis\u00e3o \u25ba Dilata\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica de s\u00f3lidos<\/strong><\/a><\/li><li><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=nWCBkC7ao_4\"><strong>Dilata\u00e7\u00e3o An\u00f4mala da \u00c1gua<\/strong><\/a><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Espero que voc\u00ea tenha entendido um pouco melhor sobre calorimetria e dilata\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica. 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