capacidade térmica
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O que é capacidade calorífica?
Considere um corpo a uma certa temperatura que absorve uma certa quantidade de calor; como resultado da absorção de calor, sua temperatura aumenta.
Lá capacidade de calor corporal (indicado com a letra C) é uma quantidade física definida pela razão entre a quantidade de calor ΔQ absorvida e o aumento de temperatura correspondente ΔT.
Fórmula de capacidade de calor
Lá fórmula para calcular a capacidade calorífica é, portanto, o seguinte:
C = ΔQ / ΔT
No Sistema Internacional, a energia é medida em Joules (J) enquanto a temperatura é em Kelvin (K); portanto, a análise dimensional mostra que ounidade de medida para capacidade térmica é J/K.
Uma vez que, na prática, a capacidade calorífica varia com a temperatura, fazendo com que a razão ΔQ/ΔT determine o valor médio da capacidade calorífica na faixa de temperatura ΔT.
Definição de capacidade de calor
Querendo definir a capacidade calorífica, poderíamos dizer que: a capacidade calorífica de um corpo é a quantidade de calor necessária para aumentar sua temperatura em 1 K (ou 1 ° C).
Ao contrário do calor específico, A capacidade calorífica é uma quantidade que depende não apenas do material de que é feito, mas também da massa do corpo., e é proporcional a ele; isso significa que à medida que a massa do corpo aumenta, sua capacidade de calor aumenta e, portanto, a capacidade de calor é uma quantidade extensa de matéria.
É por esta razão que não é possível encontrar tabelas que mostrem os valores da capacidade calorífica dos diferentes materiais porque, para cada um deles, deve ser indicado o valor da capacidade calorífica para cada um dos infinitos valores possíveis de massa. .
Chamada C de capacidade calorífica de um corpo, a definição que acabamos de dar mostra que, se quisermos aumentar a temperatura de um corpo em uma certa faixa de temperaturas ΔT, a quantidade de calor necessária será:
Q = C ΔT
de fato, no caso em que ΔT = 1 K (ou equivalentemente 1 °C) temos Q = C.
Relação matemática entre capacidade calorífica e calor específico.
A capacidade térmica (C) e o calor específico (c) estão relacionados pela seguinte relação matemática:
C = metro c
no qual:
- C = capacidade calorífica do corpo (J/K)
- m = massa corporal (kg)
- c = calor específico (J kg-1 k-1)
Em outras palavras, se o corpo tem uma massa unitária (m = 1 kg) o calor específico corresponde à capacidade térmica, de fato, neste caso específico, temos: C = c.
Mas reiteramos que:
1) o calor específico é característico do material, independe da massa e é uma propriedade intensiva da matéria;
2) a capacidade calorífica é uma propriedade característica do corpo; depende da massa do corpo e, portanto, é uma propriedade extensiva da matéria.
Como é possível conhecer a capacidade calorífica de um corpo?
Para determinar a capacidade calorífica de um corpo de massa m, basta multiplicar o valor de seu calor específico pela massa m do corpo:
C = metro c
Para esclarecer as ideias, vamos realizar um exemplo numérico.
Exercício nº 1 sobre capacidade de calor
O calor específico da água é Cs = 4180 J/(kg K). Determine a capacidade calorífica de 2 kg e 4 kg de água.
Fazendo o exercício
Como já mencionado, a relação matemática que liga a capacidade térmica e o calor específico é a seguinte:
C = metro c
no qual:
- C = capacidade calorífica do corpo (J/K)
- m = massa corporal (kg)
- c = calor específico (J kg-1 k-1)
Vamos calcular inicialmente a capacidade calorífica de 2 kg de água. Neste caso m = 2 kg e, portanto, teremos:
C = mc = 2 kg 4180 J kg-1 k-1 = 8360J/K
Finalmente, vamos calcular a capacidade calorífica de 4 kg de água. Neste caso m = 4 kg e, portanto, teremos:
C = mc = 4 kg 4180 J kg-1 k-1 = 16720J/K
Portanto, como já foi dito várias vezes, a capacidade calorífica depende da massa m do corpo e é diretamente proporcional à massa do corpo (quando a massa do corpo dobra, a capacidade calorífica dobra etc.).
A tabela a seguir mostra os valores da capacidade térmica para diferentes quantidades de água:
Capacidade térmica em J/°C (ou equivalente J/K) de algumas quantidades de água destilada.
Exercício nº 2 sobre capacidade de calor
Ao fornecer 6.279 J de calor a 1.500 gramas de água destilada, aumentamos sua temperatura em 1 K.
Determine a capacidade calorífica da amostra de água.
Fazendo o exercício
Lá fórmula para calcular a capacidade calorífica é o seguinte:
C = ΔQ / ΔT
no qual:
- ΔQ é a quantidade de calor absorvida pela água;
- ΔT é o aumento de temperatura obtido.
Portanto, a capacidade calorífica da amostra de água se aplica:
C = ΔQ / ΔT = (6279 J) / (1 K) = 6279 J / K
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