Física > Calorimetria > Calor específico - cálculos
Qual a diferença entre calor e temperatura?
Considera-se que não há perdas de calor nos recipientes onde as experiências abaixo ocorrem (recipientes termicamente isolados):
1)Quanto calor é necessário para aumentar a temperatura de um bloco de cobre (com massa de 0,5kg) de 0°C a 100° C ?
(para o cobre, c = 386 J / kg K)
2)Quanto calor é necessário para aumentar a temperatura de meio kg de água de 0°C a 100° C ?
(para a água, c = 4186 J / kg K)
3) Qual seria a temperatura final de uma mistura de 100g de água, a 90 °C, e 600g de água a 20 °C ?
4) Qual seria a temperatura final se um bloco de chumbo de 2kg a 200°C for inserido em um recipiente com 10kg de água a 50 °C? Considera-se que não há perdas de calor no recipiente.
(para o chumbo, c = 128 J / kg K)
Exemplos envolvendo mudanças de estado (como o derretimento de gelo) podem ser vistos aqui
Resolução:
1) Usando a formula: (teoria- calor específico)
Q = 386 * 0.5 * 100 = 19300 J or 19.3 kJ
Obs: Usa-se unidades do SI: massa em kg, energia em J e temperatura em K. No caso aqui, como usa-se diferenças de temperatura (uma menos a outra) pode-se usar ºC também sem problemas.
2) Q = 4186 * 0.5 * 100 = 209300 J or 209.3 kJ
Obs: Perceba que é 10 vezes mais energia usada que no caso do cobre acima.
3) Este cálculo exige certas habilidades algébricas:
Sabemos que o calor move-se do objeto mais quente para o mais frio, portanto a água mais quente vai perder calor para a mais fria.Ou melhor, calor será transferido de uma para a outra.
O calor ganho por uma deve ser igual ao perdido pela outra, devido ao princípio da conservação da energia.
Chamaremos Tf a temperatura final (a resposta que buscamos).
Dessa forma, a quantidade de calor que será perdida pela água quente será:
4186 * 0.1 * (90 - Tf)
A quantidade de calor que será ganha pela água "menos quente" será:
4186 * 0.6 * ( Tf -20)
Igualando as duas:
4186 * 0.1 * (90 - Tf) = 4186*0.6 * (Tf - 20)
418.6 * (90-Tf) = 2511.6 * (Tf-20)
Eliminando os parenteses e resolvendo:
37674 - 418.6 Tf = 2511.6 Tf - 50232
-2930.2 Tf = -87906
Tf = 30° C
4) Similarmente ao caso acima:
calor perdido pelo bloco de chumbo:
128*2*(200-Tf)
calor ganho pela água
4186*10*(Tf-50)
Equacionando:
128*2*(200-Tf) = 4186*10*(Tf-50)
256(200-Tf)=41860(Tf-50)
51200-256 Tf = 41860 Tf - 2093000
42116 Tf = 2144200
Tf = 50.9°
exercícios com calor latente>>
exemplo: física dos ataques em 9/11 (com planilha) >>
questões de calorimetria da FUVEST>>
© Ricardo Esplugas de Oliveira, 2021