Física & Química

Calorimetria, o que é e como ela estuda as trocas de calor entre corpos

A Calorimetria é um ramo da Física destinada a estudar as trocas de calor entre corpos, assim como os fenômenos ligados a essa transferência térmica.

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A Calorimetria é a área da Física que se dedica a estudar as trocas de energia térmica (calor), que se dão entre corpos e seu entorno. Através dela se descobre a temperatura de equilíbrio de um sistema de corpos. Por exemplo, se despejarmos água quente e fria ao mesmo tempo num recipiente, obteremos água morna.

Também se fica sabendo a quantidade de energia térmica que dá para notar nas variações de temperatura ou alterações de estado físico no sistema. A essa energia que se desloca damos o nome de calor, posto que ela se dá em consequência da diferença de temperatura entre os corpos.

A palavra Calorimetria vem da união de duas palavras, quais sejam, “calor” e “metro”. A palavra “calor” vem do latim e quer dizer aquilo que é quente, já o “metro” vem do grego e seu significado é medida.

Mas o que é calor?

Saiba como a calorimetria estuda as trocas de calor entre corpos

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Podemos definir calor como uma energia térmica em trânsito. Se um corpo tem contato térmico com outro, há evidentemente uma transferência de calor entre os mesmos. E essa transmissão térmica continuará até que o equilíbrio térmico seja alcançado.

E como conceituar o equilíbrio térmico? Muito simples, uma vez que ele se dá assim que os corpos chegam à mesma temperatura. Uma observação importante é que existe uma rota bem conhecida, posto que o calor sempre irá do corpo mais quente para o de menor temperatura.

Já o contato térmico pode se dar através de: convecção, indução e contato, desde que permita a transferência de calor. Dessa maneira, as transferências térmica entre corpos sempre se dará de acordo com um ou mais desses processos.

No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de calor é o Joule (J), só que também se usa a unidade caloria (cal). Uma caloria é a quantia de energia térmica suficiente para se aumentar a temperatura de 1,0 g de água pura. Ela sobe a temperatura na seguinte ordem: de 14,5ºC, para 15,5ºC e vale 4,186 J.

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Como a calorimetria calcula o calor?

O calor sensível, na Calorimetria, é quando a temperatura de um corpo é alterada, posto que pode mudar até mesmo suas dimensões. Dessa forma, no calor sensível o corpo tem sua temperatura variada, só que pode ou não mudar as dimensões. Se isto se der é porque se desencadeou o processo chamado de dilatação térmica.

Saiba como a calorimetria estuda as trocas de calor entre corpos

A fórmula com que se calcula o calor sensível é:

Calor sensível

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Sendo que: “Q” = Quantidade de calor (J ou cal); “m” = Massa do corpo (kg ou g); “c” = Calor específico (J/kg.K ou cal/gºC); ΔT = Variação de temperatura (K ou ºC).

Importante ressaltar que calor específico (c) é uma grandeza de suma importância, por isso está presente na fórmula acima. Trata-se de uma unidade que mostra a quantidade de calorias que é necessário para aumentar em 1,0 ºC uma massa de 1,0 g. O calor específico é facilmente encontrado na água, posto que ele é igual a1,0 cal/gºC.

Além da água, em algumas outras substâncias se encontra o calor específico. Por exemplo, no gelo o calor específico é de 0,5 cal/gºC, já no etanol é 0,58, e no ouro 0,03.

O fluxo de calor e a curva de aquecimento

Na Calorimetria, o fluxo de calor, também chamado de fluxo térmico, é uma grandeza que dá a taxa de passagem de calor por certa área. Ele é determinado no Sistema Internacional de Unidades em Joules por segundo (J/s). Já o seu símbolo é representado pela letra grega Φ.

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A fórmula que se utiliza para se calcular o fluxo de calor é a seguinte:

Fluxo de calor

Sendo que: “Φ” = Fluxo de calor (J/s ou cal/s); “k” = Condutividade térmica (W/m.K); “A” = Área do corpo (m²); “e” = Espessura do corpo (m).

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Já a curva de aquecimento é um gráfico de temperatura de certa substância, em decorrência da quantidade de calor fornecida ou recebida. A curva de aquecimento é tranquilamente determinada em toda substância pura.

Enquanto a substância aquece ou resfria, o gráfico fica ascendente ou descendente. Já nas mudanças de fase ele toma o formato de uma reta paralela ao eixo horizontal.

Por fim, é importante falar sobre as trocas de calor, posto que ela são a base da Calorimetria. Num sistema fechado, nula é a soma das trocas de calor entre corpos, ou seja, igual a 0.

Tal propriedade vem da conservação da energia. Isso quer dizer que todo calor cedido pelo corpo mais quente é absorvida pelo de menor temperatura. Dessa forma, podemos escrever a seguinte relação:

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Lei também sobre a termoquímica, o que é, para que serve, reações químicas e entalpia.

Fonte: StoodiSó FísicaBrasil Escola, Wikipédia, Toda Matéria, Guia do Estudante, Mundo Educação, Significados.

Fonte das imagens: DescomplicaUsados, Youtube, Youtube,

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