Descreva e exemplifique os termos: ( 3,5 pontos)
Capacidade calorifica.
Capacidade calorifica.
Passo 1
O enunciado pede que eu descreva e exemplifique o termo “capacidade calorífica”. Informações relevantes que já temos do enunciado:
- Pedido: descrever (explicar) e exemplificar o conceito “capacidade calorífica”.
- Não há números ou dados adicionais no enunciado — então devo dar a definição, explicar propriedades importantes (unidades, relação com calor fornecido, variantes como capacidade específica e molar) e mostrar exemplos numéricos e práticos.
Passo 2
Definição básica e fórmula principal.
A capacidade calorífica é a grandeza que relaciona a quantidade de calor trocada por um objeto com a variação de sua temperatura. Em forma de fórmula:
A capacidade calorífica é a grandeza que relaciona a quantidade de calor trocada por um objeto com a variação de sua temperatura. Em forma de fórmula:
onde:
-
é o calor trocado (unidade: , joule), -
é a capacidade calorífica do corpo (unidade: ), -
é a variação de temperatura (unidade: ou , lembrando que uma variação de equivale a ).
Explicação amiga: isso diz que, para um corpo com capacidade, cada aumento de temperatura de precisa de joules.
Passo 3
Diferença entre capacidade calorífica e capacidade calorífica específica (específica por massa).
Muitos problemas na prova pedem a capacidade por unidade de massa, chamada de “capacidade calorífica específica” ou apenas “calor específico”. A relação é:
Muitos problemas na prova pedem a capacidade por unidade de massa, chamada de “capacidade calorífica específica” ou apenas “calor específico”. A relação é:
onde:
-
é a massa do corpo (unidade: ), -
é o calor específico (unidade: ).
Interpretação:é uma propriedade intensiva do material (não depende da quantidade), enquanto é extensiva (depende da massa). Na prova, se te der massa e , usa e depois .
Passo 4
Capacidade molar.
Se trabalharmos por mol, usamos a capacidade molar :
Se trabalharmos por mol, usamos a capacidade molar
onde:
-
é o número de mols, -
tem unidade .
Exemplo importante para gases ideais (falo mais adiante): valores desão usados para comparar energia por mol.
Passo 5
Capacidades a volume e pressão constantes (
e
) — por que existem duas?
Em gases, trocar calor mantendo o volume fixo é diferente de trocar calor mantendo a pressão fixa, porque no caso a pressão fixa o gás pode expandir e realizar trabalho. Por mol, para um gás ideal vale a relação:
Em gases, trocar calor mantendo o volume fixo é diferente de trocar calor mantendo a pressão fixa, porque no caso a pressão fixa o gás pode expandir e realizar trabalho. Por mol, para um gás ideal vale a relação:
onde
é a constante universal dos gases (
). Para um gás monoatômico ideal:
Isso mostra que
é maior que
porque parte do calor em processo à pressão constante vai para o trabalho de expansão.
Passo 6
Unidades e atenção prática na prova.
- Unidade de
: . - Unidade de
: . - Unidade de
: .
Dica prática: sempre checar unidades e usar(diferenças de temperatura) em K ou — tanto faz, pois diferenças são iguais.
Passo 7
Exemplo numérico 1 — aquecer água. (Passo a passo de cálculo, pra você repetir na prova.)
Enunciado exemplo: quanto de calor é necessário para elevar a temperatura de de água em
? Use
.
Enunciado exemplo: quanto de calor é necessário para elevar a temperatura de
- Escrevo a fórmula:
- Substituo:
- Faço a conta em etapas:
. Depois . - Resultado:
Comentário: Se a prova pedir em kJ, converta:.
Passo 8
Exemplo numérico 2 — usar capacidade total
.
Enunciado exemplo: um corpo tem . Aplicam-se
de calor. Qual a variação de temperatura?
Enunciado exemplo: um corpo tem
- Use
. - Isole
: - Substitua:
Interpretação: o corpo aqueceu.
Passo 9
Medição prática (calorimetria) e conservação de energia.
Na prática medimos capacidades ou calores com calorímetros. Método de mistura (muito comum em provas):
Na prática medimos capacidades ou calores com calorímetros. Método de mistura (muito comum em provas):
Exemplo curto: quente de
e frio de
misturam-se e equilibram em
. Se massas e calores específicos conhecidos,
onde a energia cedida pelo quente é igual à energia absorvida pelo frio (ignorando perdas). Isso é útil para determinar
desconhecido ou
.
Passo 10
Observações finais importantes e armadilhas da prova.
- Capacidade pode depender da temperatura;
nem sempre é constante em grandes intervalos de . - Durante mudança de fase (ex.: fusão, vaporização) a temperatura fica constante enquanto ocorre a troca de calor — aí não usamos
diretamente, usamos calor latente. - Sempre especificar se é
, ou e as unidades. - Se o enunciado fala de processo à pressão constante em gases, pense em
e no trabalho de expansão; se volume fixo, use .
Resposta
A capacidade calorífica é a grandeza que relaciona o calor trocado com a variação de temperatura de um corpo, dada por
, com
em
. O calor específico
é a capacidade por unidade de massa e satisfaz
(unidade
). Exemplo 1: para aquecer
de água em
usam-se
. Exemplo 2: se um corpo tem
e recebe
, a variação de temperatura é
.