Calor nos livros didáticos
Quando dois corpos quaisquer, com temperaturas diferentes, em contato, a energia térmica flui naturalmente do corpo mais quente para o corpo mais frio. Essa quantidade de energia transferida de um corpo para outro é chamada de calor.
A energia é medida em Joules (J) no SI. Como o calor é uma forma de energia, possui a mesma unidade. Por motivos históricos (calórico) e práticos é usado caloria (cal).
Capacidade Térmica (C)
Suponha que dois corpos de mesma massa, um bloco de ferro de 1 kg e um recipiente co 1 kg água, conforme a simulação 1, sejam expostos a chamas idênticas durante o mesmo intervalo de tempo.
Se esses corpos ficarem expostos à chama do fogo durante dois minutos, por exemplo, o bloco de ferro atingirá uma temperatura elevada e será quase impossível apanhá-lo diretamente com a mão. por outro lado, no recipiente, teremos água morna. Como isso é possivel se ambos receberam a mesma quantidade de energia?
O bloco de ferro é solido e consequentemente as partículas que o compõem agitam-se mais intensamente do que em uma substância liquida como a água. Por isso, a variação de temperatura prevista para os corpos é diferente.
A grandeza física que relaciona quantidade de energia com a variação da temperatura é denominada capacidade térmica C, dada por:
A unidade de capacidade térmica, nesse sistema é cal/°C.
Calor específico (c)
Algumas substâncias aquecem mais que outras mesmo recebendo a mesma quantidade de energia. Um exemplo é quando, num dia ensolarado, com altas temperaturas, você pode andar descalço sobre o chão de terra batida, mas não consegue pisar no asfalto, embora os dois estejam recebendo a mesma quantidade de energia.
Experimentalmente, verificou-se que esse fenômeno é uma característica da substãncia que constitui o corpo. Cada grama de certa substância necessita absorver ou liberar determinada quantidade de energia para sofrer variação de 1 grau na sua temperatura. Essa quantidade de energia característica da substância denomina-se calor espscífico (c), dada por:
Sua unidade é cal/gºC.
Calor sensível e Calor latente
A energia que produz a variação da temperatura em um corpo, chama-se calor sensível. Por exemplo, ao colocarmos água para ferver em uma chaleira, sua temperatura aumentará continuadamente até atingir 100° C, ou valores próximos a estes.
Entretanto, sabemos que ao fornecer energia a matéria esta pode mudar de estado físico. Ou seja, se continuarmos a fornecer energia à água, esta mudará seu estado físico, de líquido para gasoso. Verifica-se que durante esse processo, a temperatura da água não varia, mantendo-se constante no valor em que foi iniciada a mudança de estado. A energia que modifica o estado físico de um corpo, e não varia a sua temperatura, chama-se calor latente.
Trocas de energia
O que acontece quando colocamos por uma hora algumas garrafas de suco, à temperatura ambiente, dentro de uma caixa de isopor com alguns cubos de gelo?
Exemplo de um sistema térmicamente isolado |
Quando dois ou mais corpos com temperaturas diferentes são postos em contato, eles trocam energia entre si até atingirem o equilibrio térmico.
Como a caixa de isopor impede as trocas de energia com o meio externo, a quantidade de energia na forma de calor liberada pelas garrafas de suco é igual, em valor, à quantidade de energia absorvida pelos cubos de gelo.
Quando dois ou mais corpos trocam energia apenas entre si, a soma das quantidades de energia trocadas pelos corpos até atingir o equilibrio térmico é igual a zero.
Perceba, portanto, que esse príncípio está completamente de acordo com o princípio de conservação da energia.
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