Defina calor específico e fale sobre a absorção de calor por sólidos.
Passo 1
O enunciado pede para definirmos o conceito de calor específico e, em seguida, explicarmos como um sólido absorve calor. O conteúdo principal é calorimetria e transferência de calor em sólidos, envolvendo conceitos de capacidade térmica, condução e propriedades do material.
Passo 2
Calor específico é uma propriedade intensiva de um material que indica a quantidade de calor necessária para elevar sua temperatura em uma unidade. Formalmente, se um corpo de massa
sofre variação de temperatura
ao receber calor
, seu calor específico
satisfaz
Logo,
Unidade no SI:
. Esse conceito mostra quanta energia deve entrar no corpo para mudar sua temperatura.
Passo 3
A absorção de calor por um sólido ocorre primariamente por condução (em contato com outra região de temperatura diferente), por convecção (se houver fluido ao redor) e por radiação.
1. Condução: o fluxo de calor unidimensional obedece à Lei de Fourier:
1. Condução: o fluxo de calor unidimensional obedece à Lei de Fourier:
onde
é a condutividade térmica do sólido. Quanto maior
, mais rápido o sólido distribui calor internamente.
2. Convecção e radiação: na superfície, o sólido troca calor com o meio (ar, líquidos ou radiação) segundo coeficientes de convecção e emissividade. Isso determina a taxa de absorção ou dissipação na superfície.
3. Capacidade térmica e massa: como , corpos mais massivos ou com maior
absorvem mais energia para a mesma elevação de temperatura.
2. Convecção e radiação: na superfície, o sólido troca calor com o meio (ar, líquidos ou radiação) segundo coeficientes de convecção e emissividade. Isso determina a taxa de absorção ou dissipação na superfície.
3. Capacidade térmica e massa: como
Passo 4
Os principais fatores que influenciam a absorção de calor por sólidos são:
- Propriedades intrínsecas: calor específico
e condutividade . - Geometria e massa: mais massa
e área de superfície levam a maior capacidade e taxa de troca. - Diferença de temperatura: maior gradiente
acelera a transferência. - Condições de superfície: rugosidade, cor e emissividade afetam a absorção de radiação.
Resposta
Calor específico é a quantidade de calor
que se deve fornecer a um corpo de massa
para que sua temperatura varie
, dado por
. Em sólidos, a absorção de calor se dá por condução interna (Lei de Fourier), por convecção e radiação na superfície, e depende de propriedades como calor específico, condutividade térmica, massa, área exposta e gradiente de temperatura.