Calorimetria e Termodinâmica

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Aula 4 – Hexa I – pg. 418
Calorimetria: calor sensível e calor latente
Professor Caio Gomes
Fisicasp.com.br
Revisão: temperatura
Antes:
Depois: equilíbrio térmico
A B
𝑇 > 𝑇
𝑇′ = 𝑇′
• Medida do grau de agitação das partículas de um corpo.
• T α 𝐸 é média das partículas.
• Medida do nível de energia térmica por partícula.
E = . ²
Energia térmica
• Trânsito de energia térmica que ocorre,
espontaneamente, do corpo de maior temperatura
para o corpo de menor temperatura.
• Calor é energia em trânsito. O corpo não possui calor
ou armazena calor. Por isso o termo “estou com
calor” não é correto.
• Podemos dizer que os corpos armazenam energia
térmica. A energia térmica é a energia que tem
origem na agitação das partículas.
• A quantidade de calor (Q) é medida de Joules (J) no
S.I.
• 1 cal = 4,2 J
Antes:
Depois: equilíbrio térmico
𝑇 > 𝑇
CALOR
𝑇′ = 𝑇′
Calor causando 
alteração da 
temperatura: 
calor sensível
Calor causando 
mudança de 
estado físico: 
calor latente
Revisão: calor
Calor causando 
alteração da 
temperatura: 
calor sensível
Calor causando 
mudança de estado 
físico: 
calor latente
Calor sensível e calor latente
Indica a quantidade de calor necessária para variar em uma unidade a temperatura de um corpo.
Capacidade térmica de um corpo (C)
Maior capacidade térmica Maior quantidade de calor para aquecer ou resfriar o corpo
Menor capacidade térmica Menor quantidade de calor para aquecer ou resfriar o corpo
C = ( ) ou ( 
°
)
SI SU
Ex:
= 10 
°
= 20 
°1 1
Calor sensível
Fagulha
• Baixa capacidade térmica
• Pequena quantidade de calor causa grande aumento na temperatura.
Pele
• Recebe pequena quantidade de calor da fagulha.
• Não sofre queimadura.
Calor sensível
C = 0,000001
°
*valor inventado pelo Caio
Indica a quantidade de calor necessária para que uma unidade de massa de uma substância
sofra uma variação de uma unidade em sua temperatura.
Calor específico de uma substância(c)
Maior calor específico Maior quantidade de calor para aquecer ou resfriar por unidade de massa
Menor calor específico Menor quantidade de calor para aquecer ou resfriar por unidade de massa
c = 
.
( 
. 
) ou ( 
.°
)
SI SU
Ex:
á = 1 
 °
= 0,1 
 °1 1 1 1
Calor sensível
Dia
• Areia: maior temperatura → menor calor específico.
• Aquecimento mais rápido.
Calor sensível
Noite
• Areia: menor temperatura → menor calor específico.
• Resfriamento mais rápido
= m . c . ΔT
= C . ΔT
c = 
C = 
Equação fundamental da calorimetria: quantidade de calor sensível ( 𝒔)
Calor sensível
Convenção de sinais
= m . c . ΔT
Corpo recebe calor → ΔT = - > 0 → Q > 0
(+) (+)
Corpo perde calor → ΔT = - < 0 → Q < 0
(-) (-) 
Equação fundamental da calorimetria
Processo endotérmico → substância absorve/recebe calor → Q > 0
Processo exotérmico → substância cede/perde calor → Q < 0
Liquefação
Calor latente
É uma propriedade da substância.
Indica a quantidade de calor necessária para que uma unidade de massa sofra mudança de
estado físico.
Quantidade de calor latente ( 𝑳)
Calor latente de mudança de estado ou calor latente de transição (L)
= m . L
L = ( ) ou ( )
SI SU
Ex:
ã = çã = -
çã = çã = 
𝐻 𝑂
1 1
1 1
Calor latente
*Água pura / pressão de 1 atmCurva de aquecimento da água
T (°C)
Q
-20
0
100
sól
sól + líq
líq
líq + vap
vap
Fusão Vaporização
𝑄 ( ó ) 𝑄 ( í ) 𝑄 ( )𝑄 ( ã ) 𝑄 ( çã )
Exercícios da apostila
Ex 1 / Pg 418. (Famema 2019) Em uma bolsa térmica foram despejados 800 mL de água à temperatura de
90 °C. Passadas algumas horas, a água se encontrava a 15 °C. Sabendo que o calor específico da água é 1,0
cal/(g ∙ °C), que a densidade da água é 1,0 g/mL e admitindo que 1 cal equivale a 4,2 J, o valor absoluto da
energia térmica dissipada pela água contida nessa bolsa térmica foi, aproximadamente,
a) 220 kJ.
b) 300 kJ.
c) 50 kJ.
d) 140 kJ.
e) 250 kJ.
Ex 1 / Pg 418. (Famema 2019) Em uma bolsa térmica foram despejados 800 mL de água à temperatura de
90 °C. Passadas algumas horas, a água se encontrava a 15 °C. Sabendo que o calor específico da água é 1,0
cal/(g ∙ °C), que a densidade da água é 1,0 g/mL e admitindo que 1 cal equivale a 4,2 J, o valor absoluto da
energia térmica dissipada pela água contida nessa bolsa térmica foi, aproximadamente,
a) 220 kJ.
b) 300 kJ.
c) 50 kJ.
d) 140 kJ.
e) 250 kJ.
m = 800 g
ΔT = 𝒇 - 𝒊 = 15 – 90 = - 75°C 
c = 1
𝒄𝒂𝒍
𝒈.°𝑪
Q = ?
= m . c . ΔT
= 800 g. 1 
.°
. (- 75°C)
= - 60000 cal
x 4,2 
= - 252 000 J = - 252 kJ
1 kJ = 1000J
1 cal = 4,2 J
Ex 2 / Pg 418. (Uerj 2015) Um corpo de massa igual a 500 g, aquecido por uma fonte térmica cuja potência é 
constante e igual a 100 cal/min, absorve integralmente toda a energia fornecida por essa fonte. Observe no 
gráfico a variação de temperatura do corpo em função do tempo.
Calcule o calor específico da substância da qual o corpo é composto, bem como a capacidade térmica desse 
corpo.
Potência
• Mede a quantidade de calor transferido, fornecido, recebido ou 
absorvido por unidade de tempo.
• Indica a rapidez com que o calor é transferido.
SI
1W = (W)
SI
(W)
SU
( )
Fique de olho!
Q = P . Δt
Ex 3 / Pg 419 (Unesp 2018) 
A energia contida nos alimentos
Para determinar o valor energético de um alimento, podemos
queimar certa quantidade desse produto e, com o calor liberado,
aquecer determinada massa de água. Em seguida, mede-se a
variação de temperatura sofrida pela água depois que todo o
produto foi queimado, e determina-se a quantidade de energia
liberada na queima do alimento. Essa é a energia que tal
alimento nos fornece se for ingerido. No rótulo de um pacote de
castanha-de-caju, está impressa a tabela a seguir, com
informações nutricionais sobre o produto.
Considere que 150 g de castanha tenham sido queimados e que determinada massa m de água, submetida à chama
dessa combustão, tenha sido aquecida de 15°C para 87°C. Sabendo que o calor específico da água líquida é igual a 1
cal/(g°C) e que apenas 60% da energia liberada na combustão tenha efetivamente sido utilizada para aquecer a água, é
correto afirmar que a massa m, em gramas, de água aquecida era igual a
a) 10 000. b) 5 000. c) 12 500. d) 7 500. e) 2 500.
Ex 3 / Pg 419 (Unesp 2018) 
Considere que 150 g de castanha tenham sido queimados e que determinada massa m de água, submetida à chama
dessa combustão, tenha sido aquecida de 15°C para 87°C. Sabendo que o calor específico da água líquida é igual a 1
cal/(g°C) e que apenas 60% da energia liberada na combustão tenha efetivamente sido utilizada para aquecer a água, é
correto afirmar que a massa m, em gramas, de água aquecida era igual a
a) 10 000. b) 5 000. c) 12 500. d) 7 500. e) 2 500.
= m . c . ΔT
Para água
m = ? c = 1 
°
ΔT = 𝑇 - 𝑇 = 87 – 15 = 72°C
Q = ?
15 g ----- 90 000 cal
150 g ----- x
x = 900 000 cal Q = 0,6 x 900 000 = 540 000 cal
m = 
. 
= 
 .
= 7500 cal
𝑐 = 0,5 cal / g°C
𝑐á = 1,0 cal / g°C
𝑐 = 0,5 cal / g°C
𝐿 ã = 80 cal / g
𝑐 çã = 540 cal / g
Ex 1 / Pg 422 Um calorímetro ideal possui em seu interior 1 kg de gelo a –50 °C. Por meio de um aparelho elétrico, esse gelo
recebe energia até que se transforme em vapor, a 120 °C.
Construa a curva de aquecimento tendo, no eixo horizontal, as quantidades de calor para cada etapa do aquecimento e, no
eixo vertical, as temperaturas em °C.
𝑄 ( ó ) = 1000 . 0,5 . 50 = 25 000 cal
𝑄 ( í ) = 1000 . 1 . 100 = 100 000 cal
𝑄 ( ã ) = 1000 . 80 = 80 000 cal
𝑄 ( ) = 1000 . 540 = 540 000 cal
𝑄 = m . c . ΔT
𝑄 = m . L
𝑄 = 755 000 cal
𝑐 = 0,5 cal / g°C
𝑐á = 1,0 cal / g°C
𝑐 = 0,5 cal / g°C
𝐿 ã = 80 cal / g
𝐿 çã = 540 cal / g
𝑄 ( ) = 1000 . 0,5 . 20 = 10 000 cal
m = 1000 g
*Água pura / pressão de 1 atmCurva de aquecimento da água
T (°C)
Q (cal)
-50
0
100
sól
sól + líq
líq
líq + vap
vap
Fusão Vaporização
𝑄 ( ó ) 𝑄 ( í ) 𝑄 ( )𝑄 ( ã ) 𝑄 ( çã )
120
0 25 000 105000 205 000 745 000 755 000 
Exercícios extras
a) Os recipientes estarão na mesma temperatura, pois receberam igual quantidade de calor.
b) O recipiente de alumínio vai apresentar maior temperatura.
c) O recipiente de cobre vai apresentar maior temperatura.
d) Os recipientes vão apresentar temperaturas crescentes na seguinte ordem: cobre, alumínio e ferro.
Extra 1 – (PUC-RS) Considere três baldes com dimensões iguais e construídos com esses materiais. Os recipientes com a
mesma massa e temperatura foram pintados de preto e colocados ao sol.
Após certo tempo, é CORRETO afirmar:
a) Os recipientes estarão na mesma temperatura, pois receberam igual quantidade de calor.
b) O recipiente de alumínio vai apresentar maior temperatura.
c) O recipiente de cobre vai apresentar maior temperatura.
d) Os recipientes vão apresentar temperaturas crescentes na seguinte ordem: cobre, alumínio e ferro.
= 
, 
. °
= 
, 
. °
= 
, 
. °
= 
.
= 
cte
cte
= 
Extra 1 – (PUC-RS) Considere três baldes com dimensões iguais e construídos com esses materiais. Os recipientes com a
mesma massa e temperatura foram pintados de preto e colocados ao sol.
Após certo tempo, é CORRETO afirmar:
(Maior T)
(Menor T)
Extra 2 - (Unifesp) O gráfico representa o processo de aquecimento e mudança de fase de um corpo 
inicialmente na fase sólida, de massa igual a 100g.
Sendo Q a quantidade de calor absorvida pelo corpo, em calorias, e T a temperatura do corpo, em 
graus Celsius, determine:
a) o calor específico do corpo, em cal/(g°C), na fase sólida e na fase líquida.
b) a temperatura de fusão, em °C, e o calor latente de fusão, em calorias por grama, do corpo. 
a) o calor específico do corpo, em cal/(g°C), na fase sólida e 
na fase líquida.
m = 100g
sól
ΔT = 40°C
Q = 400 cal
fusão
sól + líq
Q = 400 cal
líq
ΔT = 20°C
Q = 400 cal
ó = 
.
ó = 
 
. °
ó = 
, 
 °
í = 
.
í = 
.
í = 
, 
°
𝑄 = m.c.ΔT = 
.
b) a temperatura de fusão, em °C, e o calor latente de fusão, em calorias por grama, do corpo.
m = 100g
sól
ΔT = 40°C
Q = 400 cal
fusão
sól + líq
Q = 400 cal
líq
ΔT = 20°C
Q = 400 cal
ã = 
ã
ã = 
ã = 
 
Extra 3. (IFSUL 2020) Como consequência da busca cada vez maior pelo uso de energias renováveis, tem aumentado a
utilização de energia solar para geração de energia elétrica e para aquecimento de água nas residências brasileiras.
A todo momento, o Sol emite grandes quantidades de energia para o espaço, e uma pequena parte dessa energia atinge
a Terra. A quantidade de energia solar recebida, a cada unidade de tempo, por unidade de área, varia de acordo com o
ângulo de inclinação dos raios solares em relação à superfície. Essa grandeza física é chamada de potência solar.
Considere que em determinada região do Brasil, a potência solar vale 200 W/m² e que uma placa solar para
aquecimento de água tem área útil de 10 m².
Considerando que todo calor absorvido pela placa é convertido em aquecimento da água e que o fluxo de água é de 5
litros (m = 5000 g) a cada 1 minuto, e adotando o calor específico da água igual a 4 J/g.˚C, qual é a elevação de
temperatura que a placa solar é capaz de impor à água?
a) 2°C
b) 4°C
c) 6°C
d) 10°C
Extra 3.(IFSUL 2020) A todo momento, o Sol emite grandes quantidades de energia para o espaço, e uma pequena parte
dessa energia atinge a Terra. A quantidade de energia solar recebida, a cada unidade de tempo, por unidade de área,
varia de acordo com o ângulo de inclinação dos raios solares em relação à superfície. Essa grandeza física é chamada de
potência solar.
a) 2°C b) 4°C c) 6°C d)10°C
10 m²
I = = 200 
 ²
1 m² -------------- 200W
10 m² -------------- 𝑃
𝑃 = 2000 W
1
𝑃 = 𝑃á = 2000 W = 2000
 (á ) = m . c . ΔT
Δt = 1 min = 60 s m = 5000 g ΔT = ? 
ΔT = m . c ΔT = 
 
 . 
= 6°C
𝑄 á = P . Δt = 2000 . 60 s = 120 000 JP = 
Q
Δt
Considere que em determinada região do Brasil, a potência solar vale 200 W/m² e que uma placa solar para
aquecimento de água tem área útil de 10 m².
Considerando que todo calor absorvido pela placa é convertido em aquecimento da água e que o fluxo de água é de 5
litros (m = 5000 g) a cada 1 minuto, e adotando o calor específico da água igual a 4 J/g.˚C, qual é a elevação de
temperatura que a placa solar é capaz de impor à água?
c = 4 J/g.˚C
Extra 4. (UFJF 2018) Em um laboratório de física é encontrado um frasco opaco contendo 100 g de um
líquido desconhecido, armazenado na geladeira do laboratório a uma temperatura de 6 graus Celsius. Um
estudante deseja identificar o líquido sem abrir o frasco, usando um calorímetro ideal. No calorímetro, o
estudante insere 100 ml de água pura, a 20 graus Celsius, e em seguida insere o frasco contendo o líquido.
Após certo tempo, o frasco com o líquido desconhecido entra em equilíbrio térmico com a água, que passa
a ter uma temperatura de 16 graus Celsius. Vamos supor que não há trocas de calor do conteúdo do
calorímetro com o ambiente, e que a massa do frasco seja desprezível. O calor específico da água é de
aproximadamente 4,2 J e sua densidade é 1,0 g/ml. A tabela abaixo tem a informação do calor
específico de uma variedade de líquidos. Qual deles deve ser o líquido desconhecido?
a) Parafina.
b) Glicerina.
c) Acetona.
d) Azeite.
e) Tolueno.
Extra 4. (UFJF 2018) Em um laboratório de física é encontrado um frasco opaco contendo 100 g de um líquido
desconhecido, armazenado na geladeira do laboratório a uma temperatura de 6 graus Celsius. Um estudante deseja
identificar o líquido sem abrir o frasco, usando um calorímetro ideal. No calorímetro, o estudante insere 100 ml de
água pura, a 20 graus Celsius, e em seguida insere o frasco contendo o líquido. Após certo tempo, o frasco com o
líquido desconhecido entra em equilíbrio térmico com a água, que passa a ter uma temperatura de 16 graus Celsius.
Vamos supor que não há trocas de calor do conteúdo do calorímetro com o ambiente, e que a massa do frasco seja
desprezível. O calor específico da água é de aproximadamente 4,2 J 𝒈 𝟏 𝑲 𝟏 e sua densidade é 1,0 g/ml. A tabela
abaixo tem a informação do calor específico de uma variedade de líquidos. Qual deles deve ser o líquido desconhecido?
a) Parafina. b) Glicerina. c) Acetona. d) Azeite. e) Tolueno.
Água Líquido
m = 100g m = 100g
𝑇 = 6°C 𝑇 = 20°C 
𝑇 = 16°C 𝑇 = 16°C 
calor
c = 4,2 J 𝑔 𝐾 c =?
c = 4,2 J 𝑔 °𝐶
 (á ) = m . c . ΔT
 (á ) = 100 g . 4,2 J . (- 4°C)
 (á ) = - 1680 J 
 ( í ) = m . c . ΔT
= 100 . c . 10 c = 1,68 J 𝑔 °𝐶
Extra 4. (UFJF 2018) Em um laboratório de física é encontrado um frasco opaco contendo 100 g de um
líquido desconhecido, armazenado na geladeira do laboratório a uma temperatura de 6 graus Celsius. Um
estudante deseja identificar o líquido sem abrir o frasco, usando um calorímetro ideal. No calorímetro, o
estudante insere 100 ml de água pura, a 20 graus Celsius, e em seguida insere o frasco contendo o líquido.
Após certo tempo, o frasco com o líquido desconhecido entra em equilíbrio térmico com a água, que passa
a ter uma temperatura de 16 graus Celsius. Vamos supor que não há trocas de calor do conteúdo do
calorímetro com o ambiente, e que a massa do frasco seja desprezível. O calor específico da água é de
aproximadamente 4,2 J e sua densidade é 1,0 g/ml. A tabela abaixo tem a informação do calor
específico de uma variedade de líquidos. Qual deles deve ser o líquido desconhecido?
a) Parafina.
b) Glicerina.
c) Acetona.
d) Azeite.
e) Tolueno.
c = 1,68 J 𝑔 °𝐶
Relação entre variações de temperaturas ( ΔT = 𝟎)
Kelvin (K)Celsius (°C) Fahrenheit (°F)
100
0
212
32
373
273
Δ𝑇 Δ𝑇 Δ𝑇
 
 
= 
 
 
= 
 
 
 
 
= 
 
= 
 
 
= 
 
,
= 
 
• Δ𝑇 = Δ𝑇
• Δ𝑇 = 1,8 . Δ𝑇
á = 4,2 
 á = 4,2 
 °
c = 4,2 J g K c = 4,2 J g °C
c = 
 .