FÍSICA

​

​

1ª SÉRIE

​

CALOR SENSÍVEL

​

AULA 42

OBJETIVOS DA AULA

• Compreender o funcionamento do sistema de arrefecimento dos automóveis e motocicletas;
• Utilizar a equação fundamental da calorimetria em aplicações envolvendo trocas de calor.

d07 - Compreender efeitos das trocas de calor e/ou suas aplicações.

PARA INÍCIO DE CONVERSA

Debatam entre vocês:

Qual das substâncias você acha ser mais eficiente para refrigerar um motor de um carro: a água ou o ar?

Agora, analisando o quadro ao lado, em relação à questão do slide anterior, sua resposta se mantém?

RESOLUÇÃO: a água, porém…

2 min

… engana-se quem acha que o ar não tem função importante para evitar o superaquecimento dos motores automotivos. �

Entenda o porquê no próximo slide!

Praticando 1

SISTEMA DE ARREFECIMENTO DE MOTORES

Nas câmaras de combustão dos motores de automóveis o combustível atinge altas temperaturas. Se esses motores não forem refrigerados continuadamente, suas peças fundem.

Essa refrigeração pode ser feita pela circulação de água ou de ar, duas substâncias abundantes na natureza, mas que se aquecem de maneira diferente.

O sistema de arrefecimento trabalha para manter o motor em sua temperatura ideal, entre 90 e 95 °C.

Para melhor entendimento sobre o sistema de arrefecimento, assista ao vídeo a seguir:

SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO DE MOTORES

ÁGUA

MOTOR

RADIADOR

AR

Seus motores são externos e dispõem de aletas que aumentam a superfície de troca de calor com o ar a temperatura ambiente. Alguns modelos também utilizam refrigeração com líquido, ou seja, com água.

E AS MOTOCICLETAS, COMO SÃO REFRIGERADAS?

Vapor d'água (H₂O)

POR QUE AS SUBSTÂNCIAS TÊM VALORES �DE CALOR ESPECÍFICO DIFERENTES?

Hidrogênio (H₂)

Você já sabe, substâncias diferentes são formadas por moléculas com massas diferentes. Um grama de uma substância constituída de moléculas de massa pequena, conterá mais moléculas do que um grama de outra substância constituída de moléculas de massas maiores. Observe as animações ao lado:

Comparando o hidrogênio H₂ com o vapor d’água, vemos pelas animações ao lado, a necessidade de fornecer uma maior quantidade de calor ao Hidrogênio, para um aumento de temperatura de 1 °C.

Vapor d'água (H₂O) → 1 g

Calor específico do �Hidrogênio → 3,4 cal/g. °C

Calor específico do �Vapor d’água → 0,48 cal/g. °C

Hidrogênio (H₂) → 1 g

POR QUE AS SUBSTÂNCIAS TÊM VALORES �DE CALOR ESPECÍFICO DIFERENTES?

Anota aí!

CALOR SENSÍVEL

É o calor que provoca mudança na temperatura sem alterar o estado físico da substância.

Pode ser calculado pela seguinte expressão:

Se Q > 0 (valores positivos)

Indica elevação da temperatura

Se Q < 0 (valores negativos)

Indica decréscimo de temperatura

Quantidade de calor �calorias

(cal)

Massa

grama

(g)

Calor específico

caloria por grama grau Celsius �(cal/g ∙ °C)

Variação de temperatura

graus Celsius

(°C)

Q = m ∙ c ∙ 𝚫T

Exemplo:

São aquecidas 500 g de ferro, cujo calor específico é 0,11 cal/g°C, quando a temperatura inicial é de 20 °C. Determine qual a quantidade de energia necessária para aquecer essa substância até 50 °C?

Dados: 

m = 500 g

c = 0,11 cal/g.°C

T_i = 20 °C

T_f = 50°C

Q = ?

Q = 500 ∙ 0,11 ∙ 30

Q = 1650 cal

Q = m ∙ c ∙ ∆t

∆t = 30 °C

Num experimento, um professor de física resfria uma placa de vidro (c = 0,2 cal/g.°C) de massa 800 g, de 80 °C para −10 °C. Determine a quantidade de calor cedida do vidro para o ambiente.

Praticando 2 - Agora é a sua vez!

Dados: 

m = 800 g

c_vidro = 0,2 cal/g.°C

T_i = 80 °C

T_f = −10 °C

Q = ?

Ao término do tempo, mostre ao seu professor a resolução da questão.

Q = m ∙ c ∙ ∆t

Q = 800 ∙ 0,2 ∙ (-90)

Q = −14 400 cal

∆t = t_F — t_i

∆t = − 10 − 80

∆t = − 90 °C

3 min

Praticando 3

Dois litros de água a 20 °C estão no sistema de arrefecimento de um automóvel. Em funcionamento, após alguns quilômetros, a ventoinha do radiador é acionada e o sensor de temperatura indica 90 °C no painel do veículo. Qual a quantidade de calor absorvida pela água?

Dados: 

m = 2 l → 2000 g

c_água → 1 cal/g.°C

T_i → 20 °C

T_f → 90 °C

Q → ?

Q = m ∙ c ∙ ∆t

Q = 2000 ∙ 1 ∙ 70

Q = 140 000 cal

ou:

Q = 140 kcal

∆t = t_F – t_i

∆t = 90 – 20

∆t = 70 °C

O QUE VIMOS?

Nesta aula:

- Compreendemos como funciona o sistema de arrefecimento dos automóveis e motocicletas e como determinar a quantidade de calor trocada, utilizando a equação fundamental da calorimetria.

Professor(a), caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse:

https://forms.gle/ZuC8G4UPYMEdztJy5

GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Leituras de Física - Física Térmica. Instituto de Física da USP: São Paulo, 1998. Disponível em: <http://www.if.usp.br/gref/termo/termo4.pdf>. Acesso em: 25 set. 2023.

​

PIETROCOLA, M. POGIBIN, A. ANDRADE, R. ROMERO, T. Física em Contextos. Vol 2. São Paulo: Ed do Brasil, 2016.

​

BONJORNO e vários autores. Física: Termologia. Óptica. Ondulatória 2º ano. Vol 2. 3ª ed. São Paulo: FTD, 2016.

​

BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: Termologia.Óptica.Ondulatória, 2º ano. Vol 2. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016.

​

FUKE, L. F. YAMAMOTO, K. Física Para o Ensino Médio: Termologia, Óptica, Ondulatória. Vol 2. 4ª Edição. São Paulo: Saraiva, 2016.

​

MARTINI, Glorinha. SPINELLI, Walter. REIS, Hugo C. SANT’ANNA, Blaidi. Conexões com a Física. Vol 2. 3ª Edição. São Paulo: Moderna, 2016.

​

REFERÊNCIAS

Slide 7 - Motores. Disponível em: https://youtu.be/nNVGUynIlMo?si=xAq7EUDA4P5J3nGI — Acesso em: 30 jun. 2024.

​

​

Slide 9 — Moléculas de Hidrogênio e vapor d’água. Disponível em: http://www.if.usp.br/gref/termo/termo2.pdf - Acesso em: 30 jun. 2025.

Slide 15 — Sistema de arrefecimento. Disponível em: https://portallubes.com.br/wp-content/uploads/2017/04/l%C3%ADquido-de-arrefecimento-1-2.jpg — Acesso em: 30 jun. 2025.