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O que é calor sensível?

​

• Calor é energia em trânsito — ou seja, energia que passa de um corpo para outro devido a uma diferença de temperatura.
• Calor sensível é o calor que faz variar a temperatura de um corpo sem mudar seu estado físico (ou seja, não derrete, não evapora, não solidifica etc.).
• Exemplo: aquecer água de 20 °C para 60 °C (permanece líquida).

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Fórmula do calor sensível

A quantidade de calor sensível é dada por:

“Que Macete”

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Calor específico

• O calor específico (c) é uma propriedade de cada material.
• Mede quanta energia é necessária para variar 1 kg de uma substância em 1 °C.
• Substâncias com c alto (como a água) demoram mais para esquentar ou esfriar.
• Substâncias com c baixo (como metais) aquecem e esfriam rapidamente.

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Sinais e direção do calor

• Se a substância recebe calor (Q>0), sua temperatura aumenta (ΔT>0).
• Se a substância perde calor (Q<0), sua temperatura diminui (ΔT<0).

O calor sempre flui espontaneamente do corpo mais quente para o mais frio, até atingirem o equilíbrio térmico (mesma temperatura).

Q>0

Q<0

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Exercício 2

Um bloco de 500 gde alumínio a 100 °C é colocado em 200 g de água a 20°C, dentro de um recipiente isolado. Qual a temperatura de equilíbrio térmico?�Dados: cAl=900 J/(kg⋅°C),  cÁgua=4180 J/(kg⋅°C).

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O que é Calor Latente?

O Calor Latente é a quantidade de energia térmica que uma substância precisa absorver ou liberar para mudar de fase (estado físico), sem que sua temperatura se altere.

• Ao contrário do Calor Sensível, que causa uma mudança de temperatura (Q=m.c.ΔT), o calor latente está diretamente ligado à mudança de estado físico.
• A energia fornecida durante a mudança de fase não é usada para agitar as partículas, mas sim para romper as ligações intermoleculares que as mantêm unidas.

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Fórmula: A quantidade de calor latente (Q) necessária para uma mudança de fase é calculada pela fórmula:

Q=m.L

Onde:

• Q = Quantidade de calor (em calorias, Joules, etc.)
• m = Massa da substância (em gramas, kg, etc.)
• L = Calor latente da substância (valor específico para cada material e tipo de mudança de fase).

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Tipos de Calor Latente

Existem dois tipos principais de calor latente, cada um correspondendo a um processo de mudança de fase

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Calor Latente de fusão:

​

Quando o corpo recebe ou perde energia para transformar sólido em líquido ou líquido em sólido.

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Calor Latente de vaporização:

​

Quando o corpo recebe ou perde energia para transformar líquido em vapor ou vapor em líquido.

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Valores de referência para a água:

• Calor Latente de Fusão da água (L_F): 80 cal/g
• Calor Latente de Vaporização da água (L_V): 540 cal/g

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Calcule a quantidade de calor necessária para derreter completamente uma massa de 50 g de gelo a 0ºC

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Qual a quantidade de calor necessária para transformar 20 g de água líquida em vapor, a 100ºC

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O processo de transferência de calor ocorre quando há dois ou mais sistemas, com diferentes temperaturas, em contato e cessa quando esses sistemas adquirirem a mesma temperatura, pois atingiram o equilíbrio térmico

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A propagação de calor entre os corpos pode ocorrer de três maneiras:��

• Condução
• Convecção
• Radiação

�

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CONDUÇÃO:

Quando tocamos a madeira da porta e a maçaneta temos a sensação que a maçaneta está mais fria que a madeira, porque a quantidade de calor trocada entre a mão e o metal da maçaneta é maior que a quantidade de calor trocada entre a mão e a madeira. Isto ocorre porque o metal da maçaneta é melhor condutor de calor do que a madeira da porta.

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Os metais são excelentes condutores de calor, por isso, o alumínio é utilizado na confecção de panelas, enquanto que a cerâmica, que é um material pouco condutor, denominado mau condutor ou isolante, é utilizada na confecção de pratos.

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Como ocorre o processo de condução do calor?

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Isso explica porque toda a panela fica aquecida, inclusive as partes que não estão em contato com a chama do fogão, e o porquê da necessidade de cabos de madeira.

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Qual a diferença entre os materiais condutores e isolantes?

Os sólidos possuem os elétrons externos fracamente ligados, sendo que nos metais, esses elétrons estão mais fracamente ligados ainda e são livres para transportar energia através de colisões no metal e por isso os metais são chamados bons condutores de calor.

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Qual a diferença entre os materiais condutores e isolantes?

Já os materiais, como a madeira e a cortiça, possuem seus elétrons externos fortemente ligados, o que não permite uma boa propagação de calor e por isso são chamados de isolantes.

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Cada material possui um coeficiente de condutividade térmica, que expressa a quantidade de calor conduzida por segundo através de uma camada de 1m de espessura por 1m² de área a uma diferença de 1^oC na temperatura. 

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Dos metais, a temperatura ambiente, a prata é o que possui maior coeficiente de condutividade e dos gases, a 0^oC, é o ar. Veja na tabela abaixo alguns valores

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Fluxo de calor

O fluxo de calor é definido como a quantidade de calor

que atravessa o condutor na unidade de tempo.

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Experimentalmente, verificou-se que o fluxo de calor é direta-

mente proporcional à área de secção e à diferença de temperatura

e inversamente proporcional à espessura da barra.

A constante de proporcionalidade (k) depende da natureza

do material e é conhecida como coeficiente de condutividade

térmica.

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CONVECÇÃO:

É o processo de transferência de calor que ocorre através do deslocamento de camadas de um fluido, isto significa que ocorre com os líquidos e os gases.

É o que ocorre, por exemplo, com a água em uma panela no fogo.

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As correntes de convecção ocorrem na atmosfera, e próximo a superfície facilitam o vôo de pássaros que as utilizam para atingir grandes alturas.�

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Também afetam o clima. As correntes de ar que se movimentam das regiões mais aquecidas e de baixa pressão para as regiões mais frias e de alta pressão

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Alguns eletrodomésticos também funcionam com base na convecção do calor. No refrigerador, por exemplo, o congelador fica na parte superior para que as correntes de ar, circulem de cima para baixo, resfriando o interior.

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Da mesma forma que o congelador na geladeira, o ar condicionado, para produzir melhor resfriamento deve ser instalado na parte superior das paredes, porque o ar frio sai para cima e como é denso, desce, enquanto que o ar mais quente sobe, e então a refrigeração do ambiente é mais eficiente

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IRRADIAÇÃO OU RADIAÇÃO:�

Nossa maior fonte de irradiação térmica é o Sol, nossa maior fonte de energia. Por isso, a radiação é considerada o principal processo de transmissão do calor, pois sem ela o calor do Sol não chegaria até nós.�

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A radiação térmica é uma onda eletromagnética e está relacionada com a radiação luminosa.  Por exemplo, um pedaço de ferro quando possui sua temperatura elevada passa a emitir luz, que passa da vermelha, pela laranja, amarela até a branca emitindo calor.

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A diferença entre a radiação térmica e a luminosa está na frequência da radiação. A superfície do Sol com alta temperatura, em comparação com a superfície da Terra, emite com alta frequência.

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Os corpo bons emissores de radiação são também bons absorvedores de radiação.

Os corpos bons emissores e absorvedores de radiação são chamados corpos negros.�

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Um corpo negro não precisa ser de cor preta. Por exemplo, quando olhamos a janela de um prédio distante, ele nos parece escuro, mesmo se suas paredes estão pintadas de branco, então a janela é considerada por nós um corpo negro. Esses corpos absorvem calor mais rapidamente do que os corpos claros e também emitem mais calor do que estes.

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Chamamos de poder emissivo (E) de um corpo a razão

entre a potência irradiada (emitida) e a área da superfície

do corpo que está emitindo ondas de calor.

Poder emissivo

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As ondas de calor, ao atingirem um corpo, sofrem ­reflexão,

absorção e transmissão.

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a. Reflexão: ocorre com maior intensidade nas superfícies claras e espelhadas. Por isso, é aconselhável, no verão,

usar roupas de cor clara, para que a reflexão difusa seja maior

que a absorção, aquecendo menos as pessoas.

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b. Absorção: acontece com maior intensidade nas super-

fícies rugosas e escuras; é o calor absorvido que provoca o

aumento de temperatura nos corpos. Assim, em dias frios e

com muita luminosidade no ambiente, é aconselhável usar roupas de cor escura para absorver o máximo possível de ca-

lor. Deve-se ter em mente, porém, que um bom absorvedor

de calor também é um bom emissor de calor, por isso, em

dias frios e em locais escuros, a roupa preta irá emitir mais

facilmente o calor do seu corpo.

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c. Transmissão: ocorre com maior intensidade nos condutores de calor, que permitem a propagação do calor para o

corpo todo.

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FAÇAM A LISTA DE EXERCÍCIOS

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Diagrama de fases

Já estudamos, anteriormente, que a matéria, em

geral, pode se apresentar em três fases distintas: sólida, líquida e gasosa.

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São frequentes as transformações

entre elas. Exemplo: o gelo derrete-se a 0 °C e forma água líquida; a água ferve a 100 °C e transforma-se em vapor

de água.

​

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No entanto, nem sempre a água ferve a 100 °C e o gelo

funde-se a 0 °C. Essas temperaturas de mudanças de fase

dependem da pressão à qual a substância está submetida.

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Na cidade de Santos, por exemplo, no nível do mar, onde a pressão atmosférica é 1 atm, a água pura entra em ebulição a 100 °C; já no Monte Everest, a água entra em ebulição a uma temperatura de 72 °C, pois a pressão é menor que no nível do mar e, assim, as moléculas possuem menor dificuldade de se movimentarem e mudar de estado físico.

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A temperatura de mudança de fase de uma substância

altera-se quando a pressão a que ela está submetida varia.

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Analisaremos a influência da pressão na mudança de fase de uma substância pura.

A influência da pressão na temperatura de mudança de

fase de uma substância pura é normalmente representada em um diagrama (p × θ), chamado de diagrama de fase.

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O diagrama de fase é constituído por três curvas, que se unem em um único ponto e dividem o plano em três regiões distintas: região em que encontramos a substância

na fase sólida, região da substância na fase líquida e região em que observamos a substância na fase de vapor, conforme mostra a figura a seguir.

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Pelo gráfico, observamos que cada curva representa a

situação de equilíbrio entre duas fases de uma mesma substância pura e seus pontos indicam a temperatura e a pressão em que existem, em equilíbrio, as duas fases.

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Curva de fusão (sólido-líquido)

O diagrama de fase a seguir representa o comportamento

da temperatura de fusão da maioria das substâncias puras,

com as respectivas variações de pressão.

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Comportamento anômalo

Nem todas as substâncias puras obedecem a esse compor-

tamento, constituindo-se, portanto, em exceções a essa regra.

São elas: água, bismuto, antimônio, ferro e prata.

O diagrama a seguir representa as exceções, ou seja, as

substâncias para as quais o aumento de pressão diminui a

temperatura de fusão.

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