CALORIMETRIA

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CALORIMETRIA

  1. 1. Energia térmica é uma forma de energia que está diretamente associada à temperatura absoluta de um sistema, e corresponde classicamente à soma das energias cinéticas microscópicas Eci que suas partículas constituintes possuem em virtude de seus movimentos de translação,vibração ou rotação. Assume-se um referencial inercial sob o centro de massa do sistema  Em sistemas onde há radiação térmica confinada, a energia de tal radiação também integra a energia térmica. A energia térmica de um corpo macroscópico corresponde assim à soma das energias cinéticas de seus constituintes microscópicos e das energias atreladas às partículas de radiação (fótons térmicos) por ele confinadas. À transferência de energia, impelida por uma diferença de temperaturas, de um sistema termodinâmico a outro, dá-se o nome de calor.
  2. 2. Temperatura Os objetos na natureza, assim como nós, são feitos de pequenas partículas que conhecemos como moléculas. Com elas ocorre algo invisível. Elas estão em constante estado de agitação, no caso dos sólidos, ou de movimentação, como ocorre em líquidos ou gases. Essa situação não é constante, elas podem estar mais ou menos agitadas, dependendo do estado energético em que elas se encontram.
  3. 3. O que se observa é que quanto mais quente está o corpo, maior é a agitação molecular e o inverso também é verdadeiro, ou seja, a temperatura é uma grandeza física que está associada de alguma forma ao estado de movimentação ou agitação das moléculas.
  4. 4. A temperatura, atualmente, pode ser medida em três escalas termométricas. Celsius, Fahrenheit e Kelvin. A conversão entre essas escalas pode ser feita pelas seguintes relações matemáticas:
  5. 5. A calorimetria é o ramo da física que se ocupa dos fenômenos decorrentes da transferência dessa forma de energia chamada calor.
  6. 6. As sensações de quente ou frio que sentimos no cotidiano estão relacionadas às trocas de energia entre o nosso corpo e o meio ambiente. A sensação de quente está relacionada ao ganho de energia, e a de frio, à perda de energia pelo nosso corpo. Isso acontece porque, ao colocarmos dois corpos quaisquer em contato, a energia térmica flui naturalmente do corpo mais quente para o mais frio.
  7. 7. Calor  O calor nada mais é do que o trânsito da energia  térmica de um corpo para outro. 
  8. 8. Quando os dois corpos chegam à mesma temperatura, dizemos que estão em equilíbrio térmico e a temperatura final é chamada de temperatura de equilíbrio.
  9. 9. Calor é a energia transferida de um corpo para outro em razão da diferença de temperatura entre os corpos envolvidos, ou seja, calor é a energia térmica em trânsito. A unidade de calor no Sistema Internacional de Unidades é o joule (J), em homenagem ao físico britânico James Prescott Joule.
  10. 10. No entanto, a unidade mais comumente utilizada no cotidiano é a caloria, simbolizada por cal. Essa unidade é definida da seguinte forma: 1 caloria, 1cal, representa o quanto de calor deve-se fornecer a 1g de água para elevar sua temperatura de 1°C. A relação entre as duas unidades, caloria e joule, fica da seguinte forma: 1 cal = 4,18 J O experimento de Joule
  11. 11. Diz a lei geral das trocas de calor que a soma algébrica de todas as quantidades de calor trocadas entre os corpos é igual a zero, ou seja, é nula. Quem pensa que há trocas de calor somente quando dois ou mais corpos estão isolados em um calorímetro está um pouco equivocado, pois com o atrito dos dois corpos ambos se aquecem, isto é, eles se aquecem por conta do trabalho mecânico. Quando atritamos dois corpos (trabalho mecânico), estamos produzindo os mesmos efeitos que quando fornecemos calor aos corpos. Sendo assim, a equivalência entre as duas unidades (calor e energia mecânica) pode ser feita através da experiência de Joule. Joule realizou um experimento em que conseguiu converter energia mecânica em calor. A atividade experimental que Joule realizou para a equivalência mecânica tinha por base os corpos em queda livre, ou seja, sujeitos apenas à ação da gravidade. Para isso, os corpos que estavam em queda moviam um conjunto de pás mergulhadas em um calorímetro com água. Tendo conhecimento do peso de ambos os corpos, altura de queda e o equivalente em massa de água usada no calorímetro, Joule media a variação da temperatura do sistema. Através de sua experiência, ele concluiu que: 1 cal = 4,186 J
  12. 12. O que é caloria? Sinalizada com a abreviatura cal, é uma unidade de medida que define a quantidade de energia para elevar em 1ºC a temperatura de 1 grama (o equivalente a 1 mililitro) de água. Por exemplo, para aquecer 250 mililitros de água (aproximadamente 1 copo) de 20ºC para 21ºC, é necessário fornecer 250 calorias de energia. A caloria também é usada para mensurar o valor energético de um alimento. Para isso, observa-se o aumento de temperatura que sua queima é capaz de provocar na água, usando aparelhos chamados calorímetros e bombas calorimétricas. A "caloria" (Cal) utilizada pelos médicos e nutricionistas é, na realidade, a quilocaloria (Kcal), também chamada de "grande caloria". A unidade Btu continua sendo usada na engenharia, principalmente no ramo de refrigeração (aparelhos de ar-condicionado, por exemplo).
  13. 13. CALORÍMETRO
  14. 14. Capacidade térmica, calor específico sensível Chamamos de Calor específico de uma substância ( c ) a razão entre a quantidade de calor que a substância troca e o produto entre a sua massa e a variação de temperatura sofrida. Os corpos e as substâncias na natureza reagem de maneiras diferentes quando recebem ou cedem determinadas quantidades de calor. Alguns esquentam mais rápido que os outros. É a isso que chamamos de capacidade térmica. Mas a capacidade térmica não é uma propriedade da substância, ela depende também da massa e do calor específico para ser calculada.
  15. 15. Calor Latente Calor latente é a grandeza física que está relacionada à quantidade de calor que um corpo precisa receber ou ceder para mudar de estado físico. Matematicamente, essa definição fica da seguinte forma: Q = m.L Onde L é o calor latente da substância e tem como unidade a cal/g. O calor latente pode assumir tanto valores positivos quanto negativos. Se for positivo, quer dizer que o corpo está recebendo calor; se negativo, ele está cedendo calor.
  16. 16. CALOR DE COMBUSTÃO Todos os organismos humanos precisam de energia para a sua sobrevivência. Os animais, por exemplo, a alimentação é a sua principal fonte de energia. O Ser Humano, através da alimentação, ingere carboidratos, proteínas e gorduras, que, juntos, possibilitam um fornecimento de energia necessária para a realização de todas as suas atividades diárias. Máquinas e motores também necessitam de energia para realizar trabalho; nestes casos, a principal fonte de energia é o combustível. Os combustíveis, assim como os alimentos, contêm energia, que pode ser liberada e utilizada por outros mecanismos. A energia contida nos alimentos e nos combustíveis pode ser medida por meio da queima (combustão). A combustão é uma reação exotérmica (liberação de calor) de uma substância com o oxigênio. Assim a queima de 1 grama de uma determinada substância libera uma quantidade de calor, denominada "calor de combustão". Calor de combustão é a quantidade de calor liberada na queima de 1 g de uma substância, medida em cal/g.
  17. 17. A propagação do calor O calor é uma forma de energia que se propaga do corpo mais quente para o mais frio. Esse processo pode ocorrer por três mecanismos diferentes.: condução, convecção e a irradiação.
  18. 18. Condução Predominante nos sólidos, nesse processo a transmissão de energia se dá molécula a molécula. Em alguns corpos, esse processo ocorre muito rapidamente, como por exemplo, os metais, e por isso eles são chamados de condutores térmicos, e em outros ocorre o contrário, como por exemplo, a madeira e a água. Esses são chamados de isolantes térmicos.
  19. 19. Lei de Fourier K é o coeficiente de condutibilidade térmica do material. Os bons condutores, como os metais, têm valor elevado para a constante K; já os isolantes térmicos (madeira, isopor, lã, etc.) têm valor baixo para a constante K.
  20. 20. Convecção Exclusiva dos fluidos, ou seja, líquidos e gases, a transmissão de calor por convecção ocorre por meio da movimentação de massa fluida. Ascendente, formada por fluido quente. Descendente, formada por fluido frio.
  21. 21. Irradiação  A irradiação é pode ocorrer no vácuo e também em meios  materiais, e a sua transmissão é feita por intermédio de  ondas eletromagnéticas.  As ondas transmitem as energias que são absorvidas pelos  pelos corpos.  Essa absorção provoca uma alteração no estado de  movimentação das moléculas modificando, assim, a sua  temperatura.  
  22. 22. Fluxo de calor Para os três modos de propagação definimos a  grandeza denominada fluxo de calor:   Em que Q é a quantidade de calor transmitida e Δt o  intervalo de tempo correspondente. Unidades de fluxo de calor: cal/s, cal/min, W (watt)
  23. 23. EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DA CALORIMETRIA 
  24. 24. By Vania Lima

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