quarta-feira, 14 de maio de 2014
Resumo de física: Calorimetria
18/11/2011 13h 14
A calorimetria é o ramo da física que se ocupa dos fenômenos decorrentes da transferência dessa forma de energia chamada calor.
Temperatura Temperatura é uma grandeza física que está associada de alguma forma ao estado de movimentação ou agitação das moléculas. Quanto mais quente está o corpo, maior é a agitação molecular e quanto mais frio, menor a agitação.
A temperatura pode ser medida em três escalas termométricas. Celsius, Fahrenheit e Kelvin. A conversão entre essas escalas pode ser feita pelas seguintes relações matemáticas:
Calor
O calor nada mais é do que o trânsito da energia térmica de um corpo para outro. Quando os dois corpos chegam à mesma temperatura, dizemos que estão em equilíbrio térmico e a temperatura final é chamada de temperatura de equilíbrio.
Capacidade térmica e calor específico sensível Os corpos e as substâncias na natureza reagem de maneiras diferentes quando recebem ou cedem determinadas quantidades de calor. Alguns esquentam mais rápido que os outros. É a isso que chamamos de capacidade térmica. Mas a capacidade térmica não é uma propriedade da substância, ela depende também da massa e do calor específico para ser calculada e pode ser resumida na seguinte fórmula:
Considerando c o calor específico sensível da substância de que o corpo é constituído.
O calor específico pode ser definido como a capacidade térmica por unidade de massa e é uma característica da substância de que o material é feito.
A capacidade térmica pode ser medida usualmente em cal/ºC e no Sistema Internacional em J/K, assim como o calor específico é medido usualmente em cal/gºC e, no Sistema Internacional em J/ kg K.
Calor sensível Uma das conseqüências das trocas de calor, é a variação de temperatura do corpo. Para calcular essa quantidade de calor trocado é só usar a equação fundamental da calorimentria:
Traduzindo: o calor sensível depende da massa (m), do calor específico (c) e da variação de temperatura do corpo (ΔT).
A propagação do calor O calor é uma forma de energia que se propaga do corpo mais quente para o mais frio. Esse processo pode ocorrer por três mecanismos diferentes.: condução, convecção e a irradiação.
Condução Predominante nos sólidos, necesse processo a transmissão de energia se dá molécula a molécula. Em alguns corpos, esse processo ocorre muito rapidamente, como por exemplo, os metais, e por isso eles são chamados de condutores térmicos, e em outros ocorre o contrário, como por exemplo, a madeira e a água. Esses são chamados de isolantes térmicos.
Convecção Exclusiva dos fluidos, ou seja, líquidos e gases, a transmissão de calor por convecção ocorre por meio da movimentação de massa fluida.
Irradiação A irradiação é pode ocorrer no vácuo e também em meios materiais, e a sua transmissão é feita por intermédio de ondas eletromagnéticas. As ondas transmitem as energias que são absorvidas pelos pelos corpos. Essa absorção provoca uma alteração no estado de movimentação das moléculas modificando, assim, a sua temperatura.
Temperatura Temperatura é uma grandeza física que está associada de alguma forma ao estado de movimentação ou agitação das moléculas. Quanto mais quente está o corpo, maior é a agitação molecular e quanto mais frio, menor a agitação.
A temperatura pode ser medida em três escalas termométricas. Celsius, Fahrenheit e Kelvin. A conversão entre essas escalas pode ser feita pelas seguintes relações matemáticas:
Calor
O calor nada mais é do que o trânsito da energia térmica de um corpo para outro. Quando os dois corpos chegam à mesma temperatura, dizemos que estão em equilíbrio térmico e a temperatura final é chamada de temperatura de equilíbrio.
Capacidade térmica e calor específico sensível Os corpos e as substâncias na natureza reagem de maneiras diferentes quando recebem ou cedem determinadas quantidades de calor. Alguns esquentam mais rápido que os outros. É a isso que chamamos de capacidade térmica. Mas a capacidade térmica não é uma propriedade da substância, ela depende também da massa e do calor específico para ser calculada e pode ser resumida na seguinte fórmula:
Considerando c o calor específico sensível da substância de que o corpo é constituído.
O calor específico pode ser definido como a capacidade térmica por unidade de massa e é uma característica da substância de que o material é feito.
A capacidade térmica pode ser medida usualmente em cal/ºC e no Sistema Internacional em J/K, assim como o calor específico é medido usualmente em cal/gºC e, no Sistema Internacional em J/ kg K.
Calor sensível Uma das conseqüências das trocas de calor, é a variação de temperatura do corpo. Para calcular essa quantidade de calor trocado é só usar a equação fundamental da calorimentria:
Traduzindo: o calor sensível depende da massa (m), do calor específico (c) e da variação de temperatura do corpo (ΔT).
A propagação do calor O calor é uma forma de energia que se propaga do corpo mais quente para o mais frio. Esse processo pode ocorrer por três mecanismos diferentes.: condução, convecção e a irradiação.
Condução Predominante nos sólidos, necesse processo a transmissão de energia se dá molécula a molécula. Em alguns corpos, esse processo ocorre muito rapidamente, como por exemplo, os metais, e por isso eles são chamados de condutores térmicos, e em outros ocorre o contrário, como por exemplo, a madeira e a água. Esses são chamados de isolantes térmicos.
Convecção Exclusiva dos fluidos, ou seja, líquidos e gases, a transmissão de calor por convecção ocorre por meio da movimentação de massa fluida.
Irradiação A irradiação é pode ocorrer no vácuo e também em meios materiais, e a sua transmissão é feita por intermédio de ondas eletromagnéticas. As ondas transmitem as energias que são absorvidas pelos pelos corpos. Essa absorção provoca uma alteração no estado de movimentação das moléculas modificando, assim, a sua temperatura.
Testes
CALORIMETRIA E O ENEM
01. A luz solar é fundamental na dinâmica dos ecossistemas, e a fotossíntese é uma das principais reações químicas da natureza — sem ela, a maioria das formas de vida não existiria.Realizada pelo fitoplâncton e pelas macrófitas, a fotossíntese envolve uma série de reações, que convertem a energia luminosa vinda do Sol em energia química, na forma de alimento (carboidratos), e liberam oxigênio e vapor d’água. Parte da energia gerada é incorporada ao corpo do vegetal e parte é perdida no processo de respiração. A energia gerada dessa forma é transferida quando os vegetais são consumidos por outros seres vivos e quando estes, por sua vez, também se tornam presas. Esse trajeto de transferência da energia de um organismo a outro, em série, é
chamado de "cadeia alimentar"ou "cadeia trófica". Cerca de 90% da energia transferida, porém, são perdidas no processo de respiração, de modo que pouca energia concentrada é de fato aproveitada. Isso explica por que as cadeias alimentares são relativamente curtas, como nos exemplos "capim → vaca → homem" e "algas → peixes herbívoros → peixes carnívoros → jacaré ou homem". [...]
Nota-se, ainda, que grande parte da matéria orgânica acumulada no fundo, gerada no próprio lago ou vinda de fora, aumenta a condutividade elétrica, em relação à superfície. A condutividade, porém, indica a quantidade total de íons liberados pela decomposição da matéria orgânica, mas não a de cada íon.
(CLETO FILHO, 2006, p. 62-64).
A partir das informações do texto, pode-se afirmar:
A) A densidade das águas superficiais do lago diminui com a diminuição da temperatura ambiente e do período de luminosidade diária.
B) O quantum de energia luminosa absorvida pelos organismos planctônicos é igual a hfv, sendo h a constante de Planck e fv, a freqüência da radiação de cor verde.
C) A convecção térmica promove a circulação da água do lago, que tende a uniformizar a temperatura nas diferentes profundidades.
D) O aumento da matéria orgânica na água do lago favorece a fotossíntese do plâncton que está no fundo.
E) A resistividade elétrica da água do lago aumenta com a liberação de íons pela decomposição da matéria orgânica que se acumula no fundo.
A convecção ocorre nos fluídos (líquidos e gases)
02. O gráfico a seguir representa a temperatura característica de um local em função da hora e do dia.
O ponto assinalado no gráfico pela letra X corresponde aproximadamente ao seguinte instante:
A) momentos que precedem o nascer do sol.
B) logo após o meio-dia.
C) logo após o pôr do sol.
D) momentos próximos à meia-noite.
E) entre o pôr do sol e a meia-noite.
Considerando que a temperatura mais alta do dia aconteça ao meio-dia – a crista da onda – a temperatura mais baixa ocorreria por volta da meia-noite – o vale da onda.
Calorimetria
Calor - Energia térmica que flui de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles. Pode ser adicionado ou removido de uma substância. É medido em calorias ou joules S.I.Capacidade térmica (C) - É a capacidade de um corpo de mudar sua temperatura ao receber ou liberar calor. Ela é dada como a razão entre a quantidade de calor e a variação de temperatura.[1]
- C: capacidade térmica do corpo.
- Q: quantidade de calor trocada pelo corpo.
: variação de temperatura do corpo.
Calor específico (c): É a capacidade específica de uma substância de mudar sua temperatura ao receber ou liberar calor para cada massa unitária que esta vier a se incluir. Isto quer dizer que a Capacidade Térmica de um corpo é dada pelo Calor Específico da substância que o compõe e sua massa.
A unidade usual para determinar o calor específico é
e no S.I. é o J/K.kg
- c: calor específico de um dado material.
- C: capacidade térmica da amostra deste material.
- M: massa da amostra deste material.
Introduçâo sobre Calorimetria
A calorimetria estuda, essencialmente, o fenômeno de transferência de energia, na forma de calor, de um corpo a outro, de todas as maneiras possíveis. Ocupa-se, ainda, do efeito que essa transferência provoca no estado de um corpo: sua fusão, seu endurecimento, sua evaporação e outros fenômenos decorrentes da perda ou aquisição de calor, também identificado como energia térmica. Essa energia está associada à vibração, mais ou menos intensa, das partículas que constituem o corpo, sejam moléculas, átomos, elétrons. A calorimetria é a base para o estudo da termodinâmica, que estuda as relações entre energia térmica e energia mecânica.
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