Calorimetria

Calorimetria

    

    É o ramo da Física, dentro da termologia, que estuda os fenômenos relacionados as trocas de energia térmica entre corpos ou meios. Essa energia térmica em trânsito e que flui de forma espontânea do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura é chamada de Calor.

    Os conceitos de Temperatura e Calor são muito importantes para o estudo da Calorimetria, sem os quais torna-se inviável o seu estudo.

Temperatura:

    É a grandeza física que mede o grau da agitação média das partículas que compõem um corpo ou a Energia Cinética translacional, rotacional e vibracional dessas partículas. Dessa forma, a temperatura de um corpo, ou sistema, será maior quando suas partículas estiverem mais agitadas ou menor quando estiverem menos agitadas.

    

    Essa grandeza é medida no Sistema Internacional (SI) pela escala kelvin (K). Possui também várias outras unidade usuais, entre elas, as mais conhecidas são as escalas Celsius (ºC) e Fahrenheit (ºF).

Calor

    Definida como a energia térmica em trânsito, transferida unicamente em função da diferença de temperatura entre corpos ou sistemas. Essa energia irá fluir espontaneamente do corpo com maior para o de menor temperatura. Sua unidade de medida no sistema internacional (SI) é o joule (J), contudo, é usual mediar calor em calorias (cal).

1,0 cal = 4,1868 J

    Estando os corpos isolados termicamente do exterior, essa transferência irá ocorrer até que os corpos, ou o sistema, atinjam o equilíbrio térmico, ou seja, a mesma temperatura.

    Vale destacar que um corpo não possui calor e sim energia interna. Portanto só faz sentido falar em calor quando essa energia estiver sendo transmitida.

Calor Sensível e Calor Latente

    A troca de calor, ou a transferência de energia entre os corpos, pode provocar variação na temperatura ou mudança no estado de agregação (estado físico). Quando o calor provoca variação na temperatura dos corpos, nós o chamamos de Calor Sensível e quando provoca mudança no estado de agregação, nós o chamamos de Calor Latente.

    

    A grandeza física que define esse tipo de energia é chamada de Quantidade de Calor (Q), cuja unidade no Sistema Internacional é o joule (J). Usualmente essa grandeza também pode ser medida em calorias (cal).

    Para calcular a quantidade de calor sensível trocado, podemos usar a Equação Fundamental da Calorimetria:

Q = m . c . ΔT

onde:

Q é a quantidade de calor sensível (J ou cal);

m é a massa do corpo (kg ou g);

c é o calor específico (J/kg.K ou cal/g ºC);

ΔT é a variação de temperatura (K ou ºC).

    O calor específico é uma grandeza física relacionado a quantidade de calor que provoca uma certa variação de temperatura em uma dada quantidade de massa de um corpo, sendo essa uma das características do material.

    A capacidade térmica ( C ) é uma grandeza física que relaciona a quantidade de calor que provoca uma variação de temperatura em um corpo, conforme o modelo:

    

    Para calcular a quantidade de calor necessário para provocar a mudança no estado de agregação de um corpo, usamos a Quantidade de Calor Latente, que é calculada pelo produto da massa pelo calor latente relacionado ao tipo de mudança no estado de agregação da matéria, cujo modelo matemático é dador por:

 

onde:

m é a massa do corpo, medida em [kg] no SI ou usualmente [g];

L é o calor latente, medido em [J/kg] no SI ou usualmente [cal/g].