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.

Atualizado em 18/10/2019

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

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.

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

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.

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).

Saiba como a calorimetria estuda as trocas de calor entre corpos

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:

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.

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