Aulas de Física e Química

A tua Energia I...

Calor

Sempre que dois corpos a diferente temperatura se encontram em contacto, o corpo que se encontra a uma temperatura mais elevada transfere energia para o corpo que se encontra a uma temperatura mais baixa. A esta transferência de energia dá-se o nome de Calor. Na imagem seguinte, dois corpos em contacto estã a diferentes temperaturas:

O corpo a temperatura mais elevada transfere Calor para o corpo a temperatura mais baixa.

Esta transferência de energia decorre até se atingir o Equilíbrio Térmico, ou seja, os dois corpos atingirem temperaturas iguais.

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Factores a ter em conta para determinar a energia transferida sob a forma de Calor

Há três factores que devemos ter em conta para determinar a quantidade de energia transferida sob a forma de calor para um determinado sistema:

- a variação de temperatura sofrida pelo sistema;

- a quantidade de matéria (massa) do sistema;

- o tipo de material que constitui o sistema (capacidade térmica mássica).

Efeito da Variação de Temperatura do Sistema

Considera a situação representada em seguida, onde se fornece energia a dois recipientes com a mesma quantidade de água:

Em que caso se deve fornecer mais energia à água para provocar o aquecimento desejado?

A

B

Verifica-se que no caso B é necessário fornecer mais energia sob a forma de calor, pois a variação de temperatura do sistema B é superior à do A.

Conclui-se então que:

Quanto maior for a variação de temperatura sofrida por um sistema, maior a quantidade de energia transferida sob a forma de calor para esse sistema.

Efeito da Quantidade de Matéria (Massa) do Sistema

Considera a situação representada em seguida, onde se fornece energia a dois recipientes com diferenetes quantidades de água:

Em que caso se deve fornecer mais energia à água para provocar o aquecimento desejado?

A

B

Verifica-se que no caso B é necessário fornecer mais energia sob a forma de calor, pois a quantidade de matéria (massa da água) que é submetida ao aquecimento no sistema B é superior à do sistema A.

Conclui-se então que:

Quanto maior for a quantidade de matéria a ser aquecida, maior a quantidade de energia que deve ser transferida sob a forma de calor para esse sistema.

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Influência do Tipo de Material que Constitui o Sistema

Considera a situação representada em seguida, onde se apresentam a mesma quantidade (massa) de substâncias diferentes, cobre e madeira:

Ao colocar estes materiais ao sol durante o mesmo tempo, qual atinge maior temperaturas?

A

B

O que atinge maior temperaturas é o cobre. A madeira recebe exactamente a mesma energia e também aquece, mas bastante menos que o cobre.

Cada material apresenta uma determinada capacidade para "transformar a energia recebida em aumento de temperatura". A essa capacidade dá-se o nome de capacidade térmica mássica.

A capacidade térmica mássica de um material indica a quantidade de energia que se deve fornecer a determinada quantidade desse material para a sua temperatura aumentar 1 ºC.

A unidade SI atribuída à capacidade térmica mássica é o Joule por Quilograma grau Celsius (J/Kg ºC).

As capacidades térmicas mássicas do cobre e damadeira são, respectivamente, 350 J/Kg ºC e 2000 J/Kg ºC(embora este último valor varie com o tipo de madeira utilizado):

Cobre

A Capacidade Térmica Mássica do Cobre é 350 J/Kg ºC. Este valor indica-nos que para a temperatura de 1 Kg de Cobre aumentar apenas 1 ºC, é necessário fornecer-lhe 350 J de energia.

Madeira

A Capacidade Térmica Mássica da Madeira é 2000 J/Kg ºC. Este valor indica-nos que para a temperatura de 1 Kg de Madeira aumentar apenas 1 ºC, é necessário fornecer-lhe 2000 J de energia.

Para se registar a mesma variação de temperatura no Cobre e na Madeira, é necessário fornecer muito mais energia à Madeira do que ao Cobre.


Conclui-se então que:

A constituição dos materiais também tem influência na determinação da quantidade de energia transferida sob a forma de calor necessária para que a sua temperatura aumente.

Quantidade de Energia Transferida sob a forma de Calor

Como já foi referido anteriormente há três factores que devemos ter em conta para determinar a quantidade de energia transferida sob a forma de calor para um determinado sistema:

- a variação de temperatura sofrida pelo sistema;

- a quantidade de matéria (massa) do sistema;

- o tipo de material que constitui o sistema (capacidade térmica mássica).

Tendo estes três factores em conta, podemos então calcular a quantidaded e energia transferida sob a forma de calor para um sistema, utilizando a expressão seguinte:

Uma vez que calor corresponde a uma transferência de energia, a sua unidade é o Joule.




Professor Nuno Machado Ciências Físico-Químicas Hit Counter by Digits