Calor e Capacidade Térmica

1) Como definimos Calor?

Calor é definido como a quantidade de energia térmica transferida do corpo mais quente para o corpo mais frio, e representa a energia térmica em trânsito.

2) Temperatura e Calor são as mesmas coisas?

Falar que está calor para classificar o grau de temperatura é um erro. Calor é transferência de energia de um objeto ou sistema para outro e Temperatura é uma grandeza escalar que se refere ao grau de agitação das moléculas de um corpo. Mas estão interligados, pois só ocorre a transferência de energia devido à diferença de temperatura entre eles.

3) O que deve acontecer para que a temperatura de um objeto ou sistema seja alterada?

Esse objeto ou sistema deve receber ou perder energia, variando sua energia interna. Num dia frio o corpo humano perde energia para o ambiente.

4) Como é denominada essa transferência de energia térmica de um corpo para o outro?

Joseph Black (1728-1799) foi o primeiro a perceber que a variação de temperatura de um corpo para o outro poderia ser usada para determinar a quantidade de calor absorvido ou cedida. Daí ele definiu uma unidade de calor ou quantidade de calor.

5) Como Black definiu a unidade de Calor?

“Uma caloria é a quantidade de calor necessária para elevar de 1 ^oC a temperatura de 1 g de água.”

Assim para agitar as moléculas de dois litros de água, será necessária mais energia que agitar as moléculas de um litro de água.

6) Colocados sobre a chama de um fogão, em qual aumenta primeiro a temperatura em 1 ^oC: 1 litro de leite ou 2 litros de leite? Qual aquece primeiro?

De simples observação, sabemos que 1 litro aquece primeiro e também esfria primeiro. A quantidade de calor recebida por 2 litros é maior que a quantidade de calor recebida por 1 litro de leite. Este exemplo permite concluir que corpos diferentes necessitam de diferentes quantidades de calor para elevar a sua temperatura em 1 ^oC, e este fenômeno esta relacionado ao que é denominada capacidade térmica de um corpo.

7) O que é capacidade térmica de um corpo?

Capacidade térmica é a quantidade de calor necessária para variar em 1 ^oC, a temperatura de um corpo. Por exemplo, se numa mesma quantidade de calor Q específica, 1 litro de água está a 30 ^oC então 2 litros estará a 15 ^oC.

8) Como é definido matematicamente a capacidade térmica?

Dividindo-se a quantidade de energia recebida ou cedida por um objeto (ΔQ), na forma de calor, pela variação de sua temperatura (ΔT) obtém-se a Capacidade térmica (C). C = ΔQ/ ΔT.

 

Atividades:

1) Relacione as definições a baixo, ao conceito de Temperatura e Calor:

a) Definido como a quantidade de energia térmica que pode ser transferida ou não: ______________________

b) Classificada como grau de agitação das moléculas de um corpo e é uma grandeza escalar: ______________

 

2) Quando há transferência de calor entre os corpos, qual o sentido dessa transferência?

     (A) O calor é transferido do corpo mais quente para o corpo mais frio.

     (B) O calor é transferido do corpo com menor temperatura para o corpo com maior temperatura.

     (C) A transferência de calor não depende da temperatura do corpo, se transfere em todo sentido e em qualquer ambiente.

      (D) A motivação principal para transferência de calor é a massa do corpo, a transferência se dá de um corpo de menor massa para um corpo de maior massa.

 

3) O cobertor esquenta o corpo humano em dias frios?

      (A) O cobertor transfere o seu calor para o corpo humano, deixando o corpo humano mais quente.

      (B) O cobertor serve como isolante térmico, impedido que o do corpo humano perca calor para o ambiente com temperatura menor que a sua.

      (C) O cobertor cede calor para o ambiente, por isso todo o ambiente fica menos frio.

      (D) O corpo humano não possui calor próprio, necessitando de algum outro corpo que o ceda calor.

 

4) Se embrulhar uma pedra de gelo em um cobertor, ele vai derreter mais depressa do que desembrulhada?

      (A) O cobertor cede calor ao gelo, fazendo o gelo derreter mais rápido embrulhado nele.

      (B) O gelo cede calor ao cobertor e ao ambiente de mesma forma, sendo assim não faz diferença como esteja embrulhado ou não.

      (C) A pedra de gelo estará mais bem isolada do ambiente embrulhada no cobertor, impedindo que ceda mais calor ao ambiente se estivesse desembrulhada, derretendo, assim mais rápido no ambiente.

       (D) O ambiente cede calor para o cobertor, que cede esse calor, por sua vez, para o gelo, derretendo a pedra de gelo bem mais rápido que se estivesse no ambiente, pois há soma de calores.

 

5) É possível falar de quantidade de calor?

      (A) Verifica-se, que se um corpo tem maior temperatura ele cede calor a um outro corpo de menor temperatura quando em contato, então pode-se dizer que uma quantidade de calor foi cedida e outra quantidade foi absorvida.

      (B) O calor é um ente supremo na natureza, portanto é sempre dito que não tem maior ou menor intensidade, ou maior ou menor quantidade.

      (C) A temperatura e quantidade de calor são a mesma grandeza.

      (D) Só é possível definir quantidade de calor, se não houver transferência de calor entre os corpos.

6) O que significa que um corpo recebeu 5 calorias?

      (A) Que esse corpo tem menor temperatura que algum outro corpo que entrou em contato e recebeu dele uma quantidade de calor de 5 calorias e sua temperatura, provavelmente, aumentou em relação à temperatura inicial.

      (B) Que ele entrou em contato com um corpo de menor temperatura e sua temperatura diminuiu em relação à temperatura inicial.

       (C) Que esse corpo não é capaz de aumentar a sua temperatura até que receba 5 calorias, no mínimo.

       (D) Que esse corpo não é capaz de ceder calor em nenhuma situação.

 

7) O que significa que 2 litros de água tem maior capacidade térmica que 1 litros de água?

     (A) Que 1 litro de água ferve numa temperatura maior que temperatura que 2 litros de água necessita para ferver.

       (B) Que para os dois corpos chegarem a uma mesma temperatura, é preciso ceder mais calor à 2 litros que para 1 litro.

      (C) Que se for cedido aos dois corpos uma mesma quantidade de calor, inicialmente à mesma temperatura, a temperatura de 2 litros de água será maior que 1 litro de água.

       (D) Que se for cedido maior calor a 2 litros de água, a sua temperatura será a mesma que a de 1 litro de água.

 

8) Dois corpos feitos da mesma substância possuem variações de temperatura diferentes ao serem expostos a uma mesma fonte térmica durante um mesmo intervalo de tempo. A grandeza que explica essa diferença na variação de temperatura mesmo que os elementos sejam da mesma substância é:

     (A) Calor específico

     (B) Coeficiente de dilatação

     (C) Volume

     (D) Capacidade térmica

 

9) Um amolador de facas, ao operar um esmeril, é atingido por fagulhas incandescentes, mas não se queima. Isso acontece porque as fagulhas:

     (A) têm calor específico muito grande.

     (B) têm temperatura muito baixa.

     (C) têm capacidade térmica muito pequena.

     (D) não transportam energia.

 

10)  O que significa dizer que um objeto tem capacidade térmica de 500 cal/^oC?

      (A) Que para esse corpo receber 500 calorias, é preciso aumentar 1 ^oC a sua temperatura.

      (B) Que para esse corpo aumenta 1 ^oC de sua temperatura ao receber 500 calorias.

      (C) Que esse corpo dissipa toda a sua energia quando recebe 500 calorias.

       (D) Que esse corpo só realiza trabalho efetivo até alcançar 500 calorias, após isso ele estaciona.

 

11) Se um corpo tem capacidade térmica de 500 cal/°C, qual a quantidade de calor que ele deve receber para aumentar a sua temperatura em 20 ^oC?

      (A) Ele deve receber, a partir de sua temperatura inicial, 10.000 calorias para aumentar sua temperatura em 20 ^oC

      (B) Ele deve receber, a partir de sua temperatura inicial, 500 calorias para aumentar sua temperatura em 20 ^oC

      (C) Ele deve receber, a partir de sua temperatura inicial, 20 calorias para aumentar sua temperatura em 20 ^oC

      (D) Não é possível definir.

 

12) O SI (Sistema Internacional de Unidades) adota como unidade de calor o joule, pois calor é energia. No entanto, só tem sentido falar em calor como energia em trânsito, ou seja, energia que se transfere de um corpo a outro em decorrência da diferença de temperaturas entre eles. Assinale a afirmação em que o conceito de calor está empregado corretamente.

(A) A temperatura de um corpo diminui quando ele perde parte do calor que nele estava armazenado.

(B) A temperatura de um corpo aumenta quando ele armazena calor.

(C) A temperatura de um corpo diminui quando ele cede calor para o meio ambiente.

(D) O aumento da temperatura de um corpo é um indicador de que esse corpo armazenou calor.

(E) Um corpo só pode atingir o zero absoluto se for esvaziado de todo o calor nele contido.

 

13) Qual a capacidade térmica de um objeto que, ao receber 5.000 cal de energia, tem sua temperatura elevada de 15 ^oC para 40 ^oC?

 

14) Uma substância A recebeu 110 cal e variou 50 ^oC e uma substância B sofreu a mesma variação da temperatura mas recebeu apenas 55 cal. Qual substância tem maior capacidade térmica?

Pesquisa Google:

1) Explique por que uma pedra de gelo derrete mais lentamente que a mesma quantidade de gelo moído.

2) Uma geladeira que está cheia de alimentos e recipientes, que estão com temperatura baixa, consome menos energia. Explique essa afirmação.

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