Calorimetria
Calor: é a energia térmica em trânsito devido a diferença de temperatura existente, fluindo espontaneamente do sistema de maior para o de menor temperatura.
Formas de Propagação do Calor
Condução: a transmissão de calor se dá de molécula a molécula. Ex: ferro no fogo.
Convecção: a transmissão se dá por corrente de convecção. Ex: geladeira, ar condicionado.
Irradiação: a transmissão se dá por ondas eletromagnéticas. Ex: sol chegando até a Terra.
Fluxo de Calor
Unidade: cal/s
Lei de Stefan-Boltzmann
E= σ.T⁴
E corpo real
E corpo real= σ. ET⁴
Efeitos do Calor
Qs = calor sensível, muda a temperatura sem mudar o estado físico.
Ql = calor latente, não muda a temperatura mas muda o estado físico.
Q= l.m
Lfusão = calor latente de fusão= 80cal/g.
Lvapor = calor latente de vapor=540 cal/g.
Capacidade Térmica (C)
Unidade= cal/ °C
Troca de Calor entre os Corpos
Q = calor cede+ calor recebe
Qs + Qs = Qs + Ql Compreendendo o Conteúdo1. Qual a quantidade de calor sensível necessária para aquecer uma barra de ferro de 2kg de 20°C para 200°C? Dado: calor específico do ferro = 0,119cal/g°C
2kg = 2000g
2. Uma fonte de potência constante igual a 100W é utilizada para aumentar a temperatura 100g de mercúrio 30°C. Sendo o calor específico do mercúrio 0,033cal/g.°C e 1cal=4,186J, quanto tempo a fonte demora para realizar este aquecimento?
Aplicando a equação do fluxo de calor:
3. Um bloco de ferro de 10cm³ é resfriado de 300°C para 0°C. Quantas calorias o bloco perde para o ambiente?
Dados: densidade do ferro=7,85g/cm³ e calor específico do ferro=0,11cal/g.°C
O primeiro passo é descobrir a massa do bloco, sabendo sua densidade e seu volume (é importante prestar bastante atenção nas unidades de cada grandeza).
Conhecendo a massa, podemos calcular a quantidade de calor do corpo:
4. Qual a quantidade de calor absorvida para que 1L d'água congelado e à -20°C vaporize e chegue a temperatura de 130°C.
Dados:
Calor latente de fusão da água: L=80cal/g
Calor latente de vaporização da água: L=540cal/g
Calor específico do gelo: c=0,5cal/g.°C
Calor específico da água: c=1cal/g.°C
Calor específico da água: c=0,48cal/g.°C
Densidade da água: d:1g/cm³
1L=1dm³=1000cm³
m=d.V
m=1000g
Trocas de calor:
1. Um bloco de uma material desconhecido e de massa 1kg encontra-se à temperatura de 80°C, ao ser encostado em outro bloco do mesmo material, de massa 500g e que está em temperatura ambiente (20°C). Qual a temperatura que os dois alcançam em contato? Considere que os blocos estejam em um colorímetro.
2. Em uma cozinha, uma chaleira com 1L de água ferve. Para que ela pare, são adicionados 500mL de água à 10°C. Qual a temperatura do equilíbrio do sistema?
Qualquer quantidade de água que esteja fervendo encontra-se à temperatura de 100°C, se a temperatura for superior a esta, não haverá água líquida, apenas vapor.
Capacidade térmica:
1. Para aquecer 500 g de certa substância de 20 ºC para 70 ºC, foram necessárias 4 000 calorias. A capacidade térmica vale respectivamente:
C= 300
5
C= 6 cal/°C
Mudanças de Estado
- Fusão, Ebulição e Sublimação: a substância recebe energia (calor);
- Ressublimação, Condensação e solidificação: a substância perde energia (calor);
OBS:
P.F. = Ponto de fusão (0°C).
P.E. = Ponto de ebulição (100°C).
Pressão: 1 atm.
Diagrama de Fases diagrama pressão versus temperatura . Cada diagrama é composto de três fases:
- Trecho 1: curva de fusão ou solidificação, é a curva que separa o estado sólido do líquido.
- Trecho 2: curva de vaporização ou condensação, é a curva que separa o estado líquido do gasoso.
- Trecho 3: curva de sublimação ou ressublimação, é a curva que separa diretamente o estado sólido do gasoso, sem passar pelo estado líquido.
Os dois pontos destacados no diagrama de fases representam, respectivamente:
- Ponto triplo (Pt) : indica a pressão pt e temperatura da substância em que coexistem os três estados físicos em equilíbrio.
- Ponto critico (Pc) : indica a temperatura crítica de uma substância além da qual o estado gasoso é chamado de gás e não mais de vapor.
Valores de pressão e temperatura para a água nesses pontos:
- No ponto triplo: temperatura = 0,01°C e pressão = 4,58 atm.
- No ponto crítico: temperatura= 347,2 °C e pressão = 217,5 atm.
Compreendendo o Conteúdo
1. Os metais Gálio e Rubídio têm seus pontos de fusão e ebulição descritos na tabela:
A) O que acontecerá se ambos os metais ficarem expostos à temperatura ambiente, estando esta a 27°C?
B) Qual o estado físico dos dois metais num deserto onde a temperatura chega a mais de 40 °C?
A) Os dois metais continuarão no estado sólido.
B) A uma temperatura acima de 40 °C, ambos os metais fundem-se, ou seja, passam do estado sólido para o líquido.
2. A formação de nuvens obedece ao ciclo da água na natureza, onde primeiro ocorre a evaporação e em seguida, a precipitação de gotículas de H2O. Imagine então o processo de formação das nuvens como sendo uma mudança de estado físico da água, qual dos itens abaixo melhor representa esta transformação:
a) dissolução b) destilação c) sublimação d) decantação e) filtração
A alternativa correta é a letra B.
Estudo dos Gases
Lei geral dos gases
P1. V1 = P2. V2
T1 T2
P= pressão
V= volume
T= temperatura (k)
Transformações gasosas
- Transformação isobárica: pressão constante.
V1 = V2
T1 T2
- Transformação isotérmica: temperatura constante.
P1 . V1 = P2 . V2
- Transformação isovolumétrica: volume constante.
P1 = P2
T1 T2
Equação
de Clapeyron
Relaciona as variáveis de estado do gás com a quantidade de partículas que o compõe.
p.V= n.R.T
P= pressão
V= volume
n=número de mols
R= constante
Pressão exercida pelo gás
P = 1 . m .v ²
3 V
Energia cinética média
Ecm= 3 . n . R . T
2
Ecm por partícula = 3 . K .T
2
Mistura de gases
Pm . Vm = PA . VA + PB . VB
Tm TA TB
Compreendendo o conteúdo
1.Uma dada massa de gás perfeito está em um recipiente de volume 8,0 litros, a temperatura de 7,0 oC, exercendo a pressão de 4,0 atm. Reduzindo-se o volume a 6,0 litros e aquecendo-se o gás, a sua pressão passou a ser de10 atm. Determine a que temperatura o gás foi aquecido.
Aplicando a lei geral dos gases perfeitos, temos:
Onde, T0 = 7 +273 = 280K
Substituindo na equação, os valores fornecidos pelo enunciado do exercício temos:
Logo, T = 525K Fazendo a transformação para a escala Celsius, temos: T = 525 – 273 = 252 oC
2. Um recipiente indeformável, hermeticamente fechado, contém 10 litros de um gás perfeito a 30 ºC, suportando a pressão de 2 atmosferas. A temperatura do gás é aumentada até atingir 60º C.
a) Calcule a pressão final do gás.
b) Esboce o gráfico pressão versus temperatura da transformação descrita.
a) Considerando-se que o volume do gás é constante, temos que a transformação é isocórica.
Assim,
P1= 2 atm
P2= ?
T1= 30 ºC
P2= 60 ºC
Substituindo os valores fornecidos pelo problema na equação da transformação isocórica, temos:
P1 = P2
T1 T2
2 = P2 --->666 = P2
303 333 303
P2= 2,2 atm Assim, podemos concluir que a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais.
b)A partir da resolução do item anterior, podemos esboçar o gráfico da pressão em função da temperatura (pressão x temperatura).
3. A 27º C, um gás ideal ocupa 500 cm3. Que volume ocupará a -73º C, sendo a transformação isobárica?
Sabe-se que:
T1 = 27º C = 300 K
T2 = -73 ºC = 200 K
V1 = 500 cm3
V2 = ?
Da transformação isobárica temos que:
assim: V1 = V2
T1 T2
Podemos concluir que, para a transformação isobárica, o volume e a temperatura são diretamente proporcionais.
4.15 litros de uma determinada massa gasosa encontram-se a uma pressão de 8,0 atm e à temperatura de 30º C. Ao sofrer uma expansão isotérmica, seu volume passa a 20 litros. Qual será a nova pressão do gás?
Do enunciado temos:
V1 = 15 litros
V2 = 20 litros
P1 = 8,0 atm
P2 = ?
T = 30º C = 303 K (TEMPERATURA CONSTANTE)
Utilizando a equação da transformação isotérmica, temos:
De acordo com a transformação isotérmica, a pressão e o volume, em uma transformação gasosa, são grandezas inversamente proporcionais.
Fonte: //somadasexatas.blogspot.com.br/p/blog-page.html