Qual a quantidade de calor necessária para elevar em 50 Cá temperatura desse calorímetro?

Física

10 de janeiro • 3 min de leitura

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• Qual a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura desse Calorimetro em 50?
• Como calcular o calor do Calorimetro?
• Como calcular calor necessário para elevar a temperatura?
• Qual a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 200g de cobre de 100 cá 800 c considere o calor específico do cobre igual a 0093 cal g c *?

Temperatura é a medida do grau de agitação das moléculas de um corpo e calor é a energia térmica em trânsito, isto é, a energia transferida de um corpo para outro quando existe diferença de temperatura entre eles

Nossa pele e especialmente nossas mãos, distingue um corpo quente de um corpo frio através do tato. Mas esse método de medir temperatura é muito falho. Para evitar certos enganos usamos o termômetro, instrumento destinado a medir a temperatura dos corpos. Existem vários tipos de termômetros, como o clínico usado para medir febre e o de máxima e mínima para registrar a temperatura do ar.

As mais usadas escalas termométricas são:

– a Celsius: o ponto de fusão do gelo é de 0°C e a temperatura de fusão da água é de 100°C. Esta escala, facilitada pela divisão centesimal (100 partes). logo teve ampla aceitação. A escala Ceusius é a mais usada em todo o mundo, menos nos países de língua inglesa, onde se usa a escala Fahrenheit.

– a Fahrenheit: o ponto de fusão do gelo é 32°F e a temperatura de ebulição da água é de 212°F e o seu ponto zero é a temperatura de uma mistura de gelo e sal. É usada nos países de língua inglesa e tem grande aplicação na indústria.

– Réaumur: o ponto de fusão do gelo é 0°R e o de ebulição da água 80°R. Hoje essa escala está em completo desuso e está ultrapassada.

– Kelvin: O ponto zero dessa escala corresponde ao zero absoluto, ou seja, -273°C e segue a mesma divisão da escala Celsius. O zero absoluto corresponde a temperatura em que a energia cinética das moléculas de um corpo é nula, mas essa temperatura nunca foi atingida.

Para converter temperaturas Fahrenheit para Celsius usa-se a seguinte fórmula: C=5/9(F-32) . Ex: Converter 86°F em °C: C=5/9.54 C=30°C.

Para converter temperaturas Celsius para Fahrenheit usa-se a seguinte fórmula: F=32+9/5.C . Ex: Converter 30°C em °F: F=32+9/5.30 F=32+54 F=86.

Para converter Kelvin para Celsius, basta subtrair-se 273 e o caminho inverso basta somar-se 273.

A quantidade de calor é medida em calorias. Caloria ou pequena caloria é a quantidade de calor necessária para elevar de 1°C a temperatura de 1g de água. A principal unidade derivada da caloria é a grande caloria, quantidade de calor necessária para elevar de 1°C a temperatura de 1000g de água. A grande caloria equivale a 1000 calorias. A caloria é indicada pela sigla cal e a grande caloria pela sigla kcal.

Observe que a caloria, por definição, é a quantidade de calor que eleva 1g de água de 1°C. Logo, podemos concluir que o calor específico da água é de 1 cal/g°C (uma caloria por grama por graus Celsius). Estando a água e o ferro recebendo mesma quantidade de calor, o ferro se aquece muito mais rapidamente que a água.

Isso significa que o ferro necessita de menos calor que a água para elevar sua temperatura. Logo, o ferro tem menos calor específico que a água. Calor específico de uma substância é a quantidade de calor, medida em calorias, que eleva 1grama dessa substância de 1 grau C. O cálculo da quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um corpo é feito com base na fórmula:

Q = m . c . t , onde m=massa do corpo em gramas, c é o valor do calor específico em cal/g°C e t é a variação de temperatura que quer-se obter. Ex:

Qual é a quantidade de calor que eleva de 15°C para 60°C a temperatura de 250g de água?

m=250g c=1cal/g°C t=60-15=45°C

Q = 250.1.45 = 11250 cal

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Ciências da Natureza e suas 
Tecnologias - Física
Ensino Médio, 2º Ano 
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Algumas curiosidades...
Antes de responder, vamos conhecer alguns conceitos fundamentais...
Por que durante o dia é tão quente no deserto, mas à noite é tão frio?
Por que, durante o dia, quando estamos na praia, percebemos que o vento sopra da água para a areia, mas à noite esse sentido é invertido?
Imagem: Capture Queen / Creative Commons Attribution 2.0 Generic
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Energia Térmica em trânsito devido a diferença de temperatura entre corpos. Costuma-se dizer que calor é ENERGIA TÉRMICA EM MOVIMENTO.
Obs.: O Calor SEMPRE flui espontaneamente do corpo de MAIOR temperatura para o corpo de MENOR temperatura.
Calor
Imagem: Valo / Creative Commons Atribuição 2.5 Genérica
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Físico, Químico e Médico escocês, evidenciou-se no seu trabalho sobre Termodinâmica, sendo o primeiro a distinguir Calor de Temperatura. Introduziu a noção de Calor Específico e de Calor Latente. É considerado, juntamente com Cavendish e Lavoisier, um dos pioneiros da Química Moderna.
Joseph Black (1728 – 1799)
Imagem: James Heath (engraver) after Henry Raeburn / Domínio Público
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Por meio de experimentos nos quais misturava substâncias a diferentes temperaturas, observou que os resultados não condiziam com as teorias da época, que apontavam o calor como uma substância fluida (chamada de calórica) presente na matéria.
XAVIER, Claudio & BENIGNO, Barreto. Física aula por aula. Volume 2. FTD. 1ª ed. 2010.
Imagem: James Heath (engraver) after Henry Raeburn / Domínio Público
Joseph Black (1728 – 1799)
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Classificação do Calor
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Calor que produz variação de temperatura sem que o estado físico da matéria seja alterado.
Calor Sensível
Ex.: Quando colocamos algo para aquecer no fogo, estamos aumentando sua temperatura.
Charge disponível no link: http://3.bp.blogspot.com/-ksA8bKowSVk/T9MppBkJepI/AAAAAAAAKDY/x6Z97-RnG1w/s1600/aquecimento-global+7.jpg
Imagem: GRAN / GNU Free Documentation License
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
A energia é medida em joules (J) no (S.I.). Como o calor também é uma forma de energia, possui a mesma unidade. Por motivos históricos e práticos, também usamos outra unidade, a caloria (cal).
Representamos a quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo pela letra”Q”.
Unidade de medida de Calor
1 cal = 4,18 J
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Quantidade de calor necessária para elevar em 1ºC a temperatura de um corpo.
Capacidade Térmica
Equivale ao quociente entre a quantidade de calor recebido ou cedido pelo corpo e a correspondente variação de temperatura.
Exemplo:
Q = 40 cal
46ºC
26ºC
∆T = 20 ºC
Neste caso, temos:
Logo:
Esse resultado nos indica que, para variar a temperatura desse corpo em 1 ºC, precisaremos fornecer a ele 2 cal.
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
(Exemplo 01) Define-se a capacidade térmica de um corpo (C) como a razão entre a quantidade de calor que ele recebe (Q) e a correspondente variação de temperatura ocorrida (ΔT):
 
Se um corpo de capacidade térmica igual a 25 cal/ºC recebe calor de uma fonte durante 20 minutos com taxa constante de 50 cal/min, ele sofre uma variação de temperatura, em ºC, igual a
a) 10,0.
b) 40,0.
c) 50,0.
d) 62,5.
e) 84,5.
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Resolução
Sabendo que a taxa de recebimento de energia é de 50 cal/min, depois de 20 min, o corpo terá recebido 1000 cal de calor. A partir
P = Q/∆t
Q = P x ∆t
Q = 50 cal/min x 20 min = 1000cal
Q = mc∆t
C = mc
 da capacidade térmica do corpo e da quantidade de calor recebida, pode-se determinar a variação de temperatura sofrida pelo corpo.
 
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
(Exemplo 2) Determine a capacidade térmica, em cal/°C, para 300 g de uma substância que possui calor específico igual a 0,09 cal/g.ºC.
a) 9
b) 12
c) 15
d) 27
e) 33
Resoluçã:
A capacidade térmica pode ser determinada por meio produto da massa pelo calor específico da substância. Sendo assim, pode-se escrever:
 
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Um calorímetro sofre uma variação de temperatura de 20°C quando absorve uma quantidade de calor de 100 J.
A) Qual a capacidade calorifica?
B) Qual a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura desse calorímetro em 50°C?
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Resolução
A) Aplicando a definição de capacidade calorifica, temos:
C = Q/ Δt
C = 100/20 = 5 J/°C
B) Da mesma forma:
Q = C. Δt
Q = 5 . 50 = 250 J.
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Quantidade de calor necessária para elevar em 1ºC a temperatura de uma unidade de massa de um corpo.
Calor Específico
http://d1gnq2svmchsi4.cloudfront.net/wp-content/uploads/2012/02/cryoscope.jpg
Exemplo:
Esse resultado nos indica que, para variar a temperatura de 1 g do material que compõe esse corpo em 1 º C, precisaremos fornecer a ele 0,5 cal.
Nesse caso, temos:
Logo:
Q = 0,5 cal
27ºC
26ºC
∆T = 1 ºC
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Equação Fundamental da Calorimetria
Como
Temos que:
Essa expressão nos mostra que a Quantidade de Calor Sensível (QS) é DIRETAMENTE PROPORCIONAL
à Massa (m) do corpo  Quanto maior a massa do corpo, maior a quantidade de calor necessária para variar sua temperatura;
ao Calor Específico (c)  Quanto maior o calor específico, maior a quantidade de calor necessária para variar sua temperatura;
à Variação de Temperatura (∆T)  Quanto maior a variação de temperatura que se deseja obter de um corpo, maior a quantidade de calor que se deve fornecer.
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
(Exemplo 3) Determine a quantidade de calor necessária para aquecer o volume de 2 L de água a uma temperatura de 25ºC até a temperatura de 100ºC, em condições normais de pressão.
Dados:
densidade da água: 1kg/L
calor específico da água: 1 cal/g°C ou 4200 J/kg.K
1 cal = 4,2 J
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
Resolução
Inicialmente, é necessário determinarmos a massa de água contida no volume de 1 L. Para tanto, devemos observar que a densidade da água, informada pelo exercício, é de 1 kg/L, portanto, a massa de água em questão é de 2 kg.
Depois disso, usaremos a equação do calor sensível para calcularmos a quantidade de calor que é necessária para que ocorra o aquecimento da água de 25ºC para 100ºC:
 
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível, capacidade térmica e calor específico
(Exemplo 4) Toda substância apresenta uma propriedade física que determina qual é a quantidade de calor necessária por unidade de massa desse corpo para que a sua temperatura varie em 1ºC ou 1K. Essa propriedade e sua unidade física, no Sistema Internacional de Unidades, são, respectivamente, iguais a:
a) calor específico e J/kg.K.
b) calor específico e cal/g°C.
c) capacidade térmica e J/K.
d) calor latente e J/kg.
e) coeficiente de dilatação volumétrica e °C-1.
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio
Calor sensível,

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Qual a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura desse Calorimetro em 50?

Como calcular o calor do Calorimetro?

Como calcular calor necessário para elevar a temperatura?

Qual a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 200g de cobre de 100 cá 800 c considere o calor específico do cobre igual a 0093 cal g c *?