Calorimetria

Predefinição:Portal-química Predefinição:Portal-física Calorimetria é a parte da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor. Calor significa uma transferência de energia térmica de um sistema para outro, ou seja: podemos dizer que um corpo recebe calor, mas não que ele possui calor. A calorimetria é uma ramificação da termologia.

A palavra calorímetrosss é usada para designar um instrumento utilizado na medição de calor envolvido numa mudança de estado de um sistema. Tal pode envolver uma mudança de fase, de temperatura, de pressão, de volume, de composição química ou qualquer outra propriedade associada com trocas de calor.

Tipos de Calorímetros

Calorímetros Isotérmicos

São aqueles em que idealmente não há variação de temperatura durante a experiência.

Calorímetros Isoperibol

Um calorímetro isoperibol é aquele em que a temperatura do Meio é mantida constante, independentemente da temperatura do calorímetro propriamente dito, embora se tente que as diferenças de temperatura não sejam elevadas. Conseqüentemente, as trocas de calor entre o vaso calorimétrico e o Meio existem deliberadamente e, sendo devidamente controladas, a quantidade de calor permutado entre aqueles dois meios é conhecida e proporcional à diferença das respectivas temperaturas.

Calorímetros de Varredura Exploratória ou Calorimetria Exploratória Diferencial

Neste tipo de calorímetro, a temperatura no sistema calorimétrico ou a temperatura no meio podem variar de forma linear ou isotérmica e programada ao longo do tempo.

Principais grandezas estudadas

• Quantidade de calor
• Capacidade térmica
• Calor específico
• Composição química

Calorimetria

Não podemos começar a falar sobre o estudo da calorimetria sem antes definirmos o que é "calor".

Defindindo Calor

Calor: É o agente responsável pelas variações de temperatura, as mudanças no estado de agregação dos corpos (vaporização dos líquidos, fusão dos sólidos, etc.) e as dilatações e contrações que ocorrem em função das variações do estado térmico dos corpos. Agora definiremos uma outra grandeza física muito importante, a capacidade térmica, e apresentaremos sua fórmula e sua unidade de medida no S.I.

Capacidade Térmica (C): Grandeza Física que permite prever dentro de um dado conjunto de corpos, onde cada um cede ou recebe a mesma quantidade de calor, qual deles estará mais quente ou mais frio, ao completar a troca de calor.

$C={\frac {Q}{\Delta \theta }}$

• C: capacidade térmica do corpo.
• Q: quantidade de calor trocada pelo corpo.
• $\Delta \theta$: variação de temperatura do corpo.

A unidade de capacidade térmica no S.I. é o J/K.

Calor Específico (c): Grandeza Física que permite prever dentro de um dado conjunto de amostras de diversos materiais, todas de mesma massa, qual delas recebendo ou cedendo a mesma quantidade de calor, estará mais quente ou mais fria, ao completar a troca de calor.

A unidade usual para determinar o calor específico é

$cal/g^{0}C$ e no S.I. é o J/kgK.

$c={\frac {C}{m}}$

• c: calor específico de um dado material.
• C: capacidade térmica da amostra deste material.
• M: massa da amostra deste material.

Uma caloria (1 cal): é a quantidade de calor necessária para aquecer, sob pressão normal, 1,0 g de água de Falhou ao verificar gramática (erro de sintaxe): {\displaystyle 14,5°C a 15,5°C} .

Função Fundamental da Calorimetria (Quantidade de Calor Sensível)

Ocorre mudança de temperatura nas substâncias.

$Q=m\cdot c\cdot \Delta \theta$

mais conhecido como Quimicão ou mc deltateta

• Q>0 (o corpo recebe calor)$\rightarrow \Delta \theta >0$ (o corpo se aquece).
• Q<0 (o corpo cede calor)$\rightarrow \Delta \theta <0$(o corpo se esfria).

Quantidade de Calor Latente

Ocorre mudança de estado nas substâncias.

$Q=m\cdot L$

Propriedades Envolvidas nas trocas de Calor (Princípios da Calorimetria)

1. Princípios de transformações inversas: a quantidade de calor que um corpo recebe é igual, em módulo, à quantidade de calor que um corpo cede ao voltar, pelo mesmo processo, à situação inicial.
2. Princípio do Equilíbrio Térmico: quando vários corpos inicialmente a temperaturas diferentes trocam calor entre si, e só entre si, observamos que alguns perdem enquanto outros recebem calor, de tal maneira que decorrido um certo tempo, todos estacionam numa mesma temperatura, chamada temperatura de equilíbrio térmico.
3. Princípio da Igualdade das Trocas de Calor: quando vários corpos trocam calor apenas, entre si, a soma das quantidades de calor que alguns cedem é igual, em módulo, à soma das quantidades de calor que os restantes recebem.

$Q_{1}+Q_{2}+...+Q_{n}=0$

Ferramentas

C= capacidade térmica (cal)

Q= quantidade de calor (cal/°C)

∆T ou ∆Θ= variação de temperatura

c= calor específico (cal/g°C ou J/Kg K)

M= massa (g)

T= temperatura (°C)

Fórmulas

No calculo de quantia de calor, utiliza a fórmula:

Q = C.∆T

ou

Q = m.c.∆T

Concluímos que C = m.c

Exemplo

1. Ao receber 6000 cal, um corpo de 250 g aumenta sua temperatura em 40°C,sem mudar de fase. Qual o calor específico do material desse corpo?

Quantidade de calor sensível: Q = m.c.Δθ = 6000/250.40 = c c = 0,6 cal/g.°C