TERMOLOGIA: maio 2013

Calor Específico (c).

Suponha que diferentes objetos fabricados de diferentes materiais são aquecidos da mesma forma. Será que os objetos vão esquentar na mesma velocidade? A resposta é: na maioria das vezes não. Diferentes materiais se aquecem a diferentes velocidades, porque cada material tem o seu próprio calor específico.

O calor específico indica a capacidade de calor necessária para aquecer uma unidade de massa (uma grama ou um kilo), de modo que sua temperatura aumente de 1⁰ C. No SI a unidade de calor específico é J/kg ⁰K. (Joule por kilograma por graus Kelvin), mas também pode aparecer a cal/g ⁰C (caloria por grama por graus Celsius). Quanto menor o calor específico de uma substância, mais facilmente ela pode aumentar ou diminuir sua temperatura (esquentar ou esfriar) ou então, quanto maior for o calor específico de uma substância, mais difícil será elevar a sua temperatura.

As tabelas a seguir mostram os calores específicos de algumas substãncias. Note que o calor específico da água é muito maior do que o das outras substâncias.

Na tabela de baixo, temos na primeira coluna os valores no SI.

Podemos ver nas tabelas que o calor específico da água é maior que o das outras substâncias. Por esse motivo, ela é utilizada para a refrigeração de motores de automóveis. Além disso, a grande quantidade de energia necessária para a água variar sua temperatura é um fator fundamental para a estabilidade climática de algumas regiões da Terra.

É por isso que as variações de temperatura entre o dia e a noite nos desertos são enormes, enquanto em regiões com muita água são bem menores, isto é, areia não retém o calor do Sol, quando chega a noite (veja nas tabelas acima a diferença de calores específicos entre elas).

Capacidade Térmica ( C ).

Definição: É a quantidade de calor que um corpo precisa receber ou perder para que a sua temperatura aumente ou diminua de 1⁰ C.

A capacidade térmica é porporcional à quantidade de massa de um corpo. Assim, dois corpos feitos do mesmo material, mas com massas diferentes, terá maior capacidade térmica o corpo que possuir maior massa.

Vamos colocar duas panelas A e B no fogão. Na panela A colocamos mais água do que na panela B.

Se quisermos que a água das duas panelas fiquem com a mesma temperatura, digamos 70⁰ C. Deveremos fornecer maior quantidade de calor à panela que contém maior quantidade de água (maior massa).

Ou então, se fornecermos a mesma quantidade de calor (os botões do fogão na mesma marca). A panela que tem mais água irá ficar menos aquecida.

Estes fatos acontecem porque a maior quantidade de água da panela A possui maior capacidade térmica, pois necessita de uma quantidade maior de calor do que a água da panela B.

Unidade da Capacidade Térmica.

No SI, sua unidade é o J/K (Joule por Kelvin), contudo ela pode aparecer como cal/⁰C (calorias por graus Celsius).

Assim, a panela A pode ter uma capacidade térmica C_A = 20 cal/⁰C, enquanto a água da panela B pode ter uma capacidade térmica C_B = 10 cal/⁰C. Isto é, são necessárias 20 calorias para aumentar um grau na panela A, enquanto que na B, apenas 10 calorias são necessárias.

Equação da Capacidade Térmica

Podemos calcular a CapacidadeTérmica através da expressão:

ΔT = T_f - T_i

Q – quantidade de calor recebida pelo corpo;

T_f – temperatura final do corpo;

T_i – temperatura inicial do corpo.

Exemplo: Um forno de pizzaria fornece cerca de 810000 calorias para assar uma pizza. Sabendo-se que ela se encontrava a uma temperatura de 25⁰ C antes de ir ao forno e quando ficou pronta, atingiu uma temperatura de 325⁰ C, determine a CapacidadeTérmica da pizza.

Solução:

C = Q / ΔT ΔT = T_f – T_i

Q = 810000 cal

T_i = 25⁰ C

T_f = 325⁰ C

ΔT = 325 – 25 = 300⁰ C

C = 810000/300 = 2700

Q = 2700 cal/⁰C

Vejamos agora alguns vídeos sobre calor específico e capacidade térmica:

Calor específico vídeo 1: