Oi, galera!

E aí, como foram na UFF? E na UNICAMP?

Bem,  entrando no clima de segunda fase fica aí para vocês esse vídeo em que o professor Marco Fisbhen descomplica a questão 3 da prova específica da uerj, sobre calorimetria!

Bom dia, galera, hoje daremos continuidade ao post anterior, onde falamos do calor sensível que é um calor que depende estritamente de uma variação de temperatura de um corpo.

Relembrando chegamos a conclusão que ΔQ= m.c.Δt

Continuando aquela estória do gelo tirado do lago congelado, bom ele estava sendo aquecido por causa da diferença de temperatura entre ele e o ambiente (interior da casa) isso porque ele quer entrar em equilíbrio térmico com o ambiente. Bom, então quando o gelo chegar na temperatura de zero graus Celsius o que ocorrerá? Ele estará com  uma temperatura crítica onde o seu estado físico será mudado, de sólido passará a líquido, agora lhe pergunto. Esse processo ocorre instantaneamente? O gelo em um milionésimo de segundo vira água? A resposta é não! Esse processo demora alguns minutos dependendo de cada caso até horas ou segundos, o fato é que não é instantâneo.

(…)

O meio ambiente esta cedendo calor pro gelo (água no estado sólido) para que o mesmo derreta?

(…)

Sim.

(…)

Olhe que curioso, enquanto todo o gelo ainda não estiver derretido, toda aquela água ao seu redor estará em equilíbrio térmico com a água que ainda não derreteu (gelo) ou seja a zero graus Celsius, então o corpo esta RECEBENDO calor do ambiente e sua temperatura não está mudando no tempo! Como irei usar a fórmula ΔQ= m.c.Δt , se o Δt  é zero? Significaria que o corpo não teria variação de calor, o que é mentira! Então para esses casos, quando o corpo está mudando de ESTADO FÍSICO, usaremos o conceito de calor latente que é a grandeza física relacionada à quantidade de calor que uma unidade de massa de determinada substância deve receber ou ceder para mudar de fase, ou seja, passe do sólido para o líquido, do líquido para o gasoso e vice versa. Durante a mudança de fase a temperatura da substância não varia, mas seu estado de agregação (força de coesão entre suas moléculas) se modifica. O calor latente pode assumir tanto valores positivos quanto negativos. Se for positivo quer dizer que a substância está recebendo calor, se negativo ela está cedendo calor.

Então a nossa nova variação de calor se dará pela fórmula ΔQ= m.L onde L é o calor latente da substancia, este valor é tabelado, mas é importante que saibamos o da água que é:

• Lf – para calor latente de fusão = 80 cal/g
• Lv – para calor latente de vaporização = 540 cal/g
• Ls – para calor latente de solidificação = – 80 cal/g
• Lc – para calor latente de condensação = -540 cal/g

Então é isso, no próximo post faremos alguns exercícios envolvendo os conceitos de calor sensível, e depois o de calor latente.

Até lá

Abraços!

Bom dia, galera! Hoje discutiremos um tema novo, mas continuaremos no seguimento  da termologia,  vamos falar da calorimetria que é a parte da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor. Calor significa uma transferência de energia térmica de um sistema para outro, ou seja: podemos dizer que um corpo recebe calor, mas não que ele possui calor.

Como sabemos a energia térmica sempre flui de um corpo para o outro se entre eles há uma diferença de temperatura e SEMPRE flui do corpo de maior temperatura para o de menor, isso é de suma importância! Então como conseqüência dessa troca existe um corpo que vai CEDER energia e outro que vai RECEBER energia.

Para facilitar a fixação desses conceitos vamos usar a água como exemplo, por que a água? Porque desde criança aprendemos os estados físicos da água, então é legal de fixar.

Vamos supor que estejamos num inverno rigoroso na Sibéria e a temperatura esteja -45 graus Celsius, chegamos num lago e notamos que ele esta congelado, então pegamos um pedaço dessa água do lago congelado (gelo) e levamos pra casa que esta com aquecedor e uma agradável temperatura de 20 graus Celsius, esse gelo vai começar a receber calor do ambiente que esta mais “quentinho”, e sua temperatura vai diminuindo, de -45, para -44, -43 ….etc vai chegar num ponto que vai chegar a -2,-1 e finalmente a zero graus Celsius (esse estágio será estudado no próximo post) então está sabido que a perda calor pro ambiente depende de uma variação de temperatura,

Vamos anotar então essa grandeza Δt (variação de temperatura)

Mas se tivermos um pedacinho de gelo e um pedação grande de gelo, não é intuitivo que o pedação vai demorar mais pra mudar de temperatura? (esquentar um copo de água em uma panela  não é mais rápido do que uma panela cheia de água?) Logo essa perda de calor também depende da massa dessa substancia

Vamos anotar então essa grandeza m (massa da substância)

Então, ja sabemos que a variação de calor depende da massa e da variação de temperatura mas ainda falta uma coisinha… Se ao invés da água estivéssemos falando de outra substancia? Isso não afetaria na variação de calor? Sim, uns corpos tem mais facilidade de ganhar ou perder calor que outros, como vimos em posts anteriores, logo vamos chamar essa característica de calor específico que é uma grandeza física que define a variação térmica de DETERMINADA substância ao receber determinada quantidade de calor.

Vamos anotar então essa grandeza c (calor específico)

Segue uma pequena lista com alguns calores específicos:

Então, essas são as três variáveis responsáveis para um corpo ter variação de calor, calor este que chamamos de calor sensível (quando não envolve mudança de estado físico da matéria que será estudada no próximo post)

Então temos:

Variação de calor ΔQ = m.c.Δt (calor sensível)

A unidade da variação de calor pode ser joules ou calorias, normalmente usa-se calorias contrariando o sistema internacional (SI),

mas se soubermos que 1 caloria equivale a 4,18 joules podemos fazer a conversão, caso seja necessário.

Então é isso galera, no proximo post daremos continuidade a esse assunto, falando um pouco do calor latente.

Até lá

Abraços.

Bom dia, galera!  Como prometido hoje serão resolvidos alguns exercícios envolvendo transferência de calor

Vamos la!

1- (IME-RJ) Um vidro plano, com coeficiente de condutibilidade térmica 0,00183 cal/s * cm * °C, tem uma área de 1000 cm² e espessura de 3,66mm. Sendo o fluxo de calor por condução através do vidro de 2000 calorias por segundo, calcule a diferença de temperatura entre suas faces.

Solução

Como visto no post anterior, temos que usar pra esse tipo de exercício a lei de Fourier

φ= [K.A.(T2-T1)] / e
Onde:
K = Coeficiente de condutibilidade térmica
S = Área do vidro
T2-T1= Diferença de temperatura entre as duas faces
e = Espessura do vidro
φ = Fluxo de calor

Antes de jogarmos os valores, observe se as unidades de medida estão coerentes, por exemplo em 0,00183 temos cm, na área(1000cm²) também, o problema então está na espessura 3,66mm, logo iremos converter mm para cm, o resto das unidades está ok, certo?

mm para cm é só dividir por 10 então:
3,66mm = 3,66/10 cm = 0,366cm
Pronto, agora vamos organizar os dados:
φ = 2000cal/s
S=1000cm²
e=0,366cm
K=0,00183cal/(s.cm.°C)
(T2-T1) = ? ( É o que foi pedido)

Substituindo na fórmula:
2000 = 0,00183.1000.(T2-T1)/0,366
2000.0,366=1,83(T2-T1)
732=1,83(T2-T1)
1,83(T2-T1)=732
(T2-T1)=732/1,83
(T2-T1)=400°C

2- (U.Amazonas-AM) Temos uma barra de chumbo de comprimento 40 cm e área de seção transversal 10 cm² isolada com cortiça; um termômetro fixo na barra calibrado na escala Fahrenheit, e dois dispositivos A e B que proporcionam, nas extremidades da barra, as temperaturas correspondentes aos pontos do vapor e do gelo, sob pressão normal, respectivamente. Considerando a intensidade da corrente térmica constante ao longo da barra, determine a temperatura registrada no termômetro, sabendo que ele se encontra a 32 cm do dispositivo A. Dado: coeficiente de condutibilidade térmica do chumbo = 8,2 · 10^-2 · cal cm cm °C s

Solução

O fluxo de calor através da barra é constante, assim os fluxos através das partes anterior e posterior ao termômetro são iguais,

escolhendo o ponto onde esta o termômetro como referencia temos:

φ = φ ⇒

(k A Δθ)/e₁ = (k A Δθ)/e₂

Podemos cortar o k e a área A que são iguais.

Lembrando que a temperatura de fusão da água na escada Fahrenheit é 32F e a de vapor 212F

(θ – 32)/8 = (212 – θ)/32 ⇒

4θ – 128 = 212 – θ ⇒

5θ = 340 ⇒

θ = 68 °F Resposta: 68 °F

É isso, galera. Até o próximo post!

Beijos!

Bom dia, galera!  No post anterior aprendemos os três tipos de transferência de calor ( condução, condução e irradiação). Hoje vamos falar um pouco mais sobre elas, mas agora explorando a matemática.

Bom, vimos que são 3 os tipos de transferência, e para ambos definimos a grandeza Fluxo de calor φ. Genericamente podemos dizer que se temos uma  superfície S localizada na região onde ocorre a propagação de calor. O Fluxo de calor φ através da superfície S é dado pela relação entre a quantidade de calor Q que atravessa a superfície em um determinado intervalo de tempo Δt

Agora, se quisermos nos aprofundar mais veremos que esse fluxo pode ser escrito de uma maneira diferente.

Um fluxo de calor por condução num material homogêneo é diretamente proporcional à área da seção. Ou seja, quanto maior a seção (área) maior será esse fluxo e vice e verso. Intuitivamente também podemos notar que quanto maior for a diferença de temperatura entre os extremos dessa seção mais rápido será esse fluxo, correto? E também quanto mais espesso (grossa) for essa seção mais dificuldade esse calor terá pra passar pela mesma. Logo, temos duas grandezas diretamente proporcionais ( a favor do fluxo- numerador) e uma inversamente proporcional (contra o fluxo – denominador), escrevendo matematicamente fica:

Φ= A(T₂-T₁) / e

Correto? Ainda falta uma coisinha!

Notou-se experimentalmente que dependendo de cada material o fluxo de calor se propagava com uma velocidade diferente, para isso deve-se colocar na fórmula anterior uma constante que chamamos de coeficiente de condutibilidade térmica  K , que depende de cada material.

Alguns exemplos desse coeficiente:

Prata: 0,99cal/s . cm . ºC

Alumínio: 0,50cal/s . cm . ºC

Ferro: 0,16cal/s . cm . ºC

Água: 0,0014cal/s . cm . ºC

Lã: 0,000086cal/s . cm . ºC

Ar seco: 0,000061cal/s . cm . ºC

(Quanto maior for esse número, melhor condutor o material é)

Então temos:

Φ= K . A(T₂-T₁) / e

Que é conhecida como a Lei de Fourier.

No próximo post faremos alguns exercícios aplicando esses conceitos.

Até lá, galera

Beijos e abraços!

Bom dia, galera!

No post anterior aprendemos sobre o conceito de transferência de calor sem entrar em detalhes sobre os seus tipos, agora estudaremos os diferentes tipos de transferência.

São três os tipos de transferência: Condução,Convecção e Irradiação:

Condução térmica:

Ponha uma extremidade de uma barra de ferro numa chama; as moléculas do ferro nessa extremidade absorverão calor. Essa energia fará as moléculas vibrarem mais rigorosamente e se chocarem com as moléculas vizinhas, transferindo-lhes a energia. Essas moléculas vizinhas, por sua vez, passarão adiante a energia calorífica, de modo que ela será conduzida ao longo da barra para a extremidade fria. Observe que, na condução, o calor passa de molécula a molécula, mas as moléculas NÃO são transportadas com o calor. Condução é a transferência de calor através de um corpo, de molécula a molécula.

É bom salientar que a condução térmica pode acontecer em qualquer material, no exemplo usamos o ferro, mas ele poderia acontecer até na madeira, agora é importante que se saiba que existem matérias que são condutores, nesses  o fenômeno ocorrera com maior rapidez, já na madeira que é um material isolante esse fenômeno acontecerá de forma lenta e até imperceptível dependendo do caso.

Convecção térmica:

A convecção térmica é o processo de transmissão de calor em que a energia térmica se propaga através do transporte de matéria, devido a uma diferença de densidade e a ação da gravidade.

Este processo ocorre somente com os fluidos, isto é, com os líquidos e com os gases, pois na convecção térmica há transporte de matéria.

Um bom exemplo desse fenômeno é a brisa marítima e brisa terrestre. Durante o dia, o ar próximo à superfície terrestre se aquece mais rápido do que o ar próximo à superfície do mar. O ar aquecido no continente sobe e o ar que está acima do mar desce para o continente para ocupar o espaço da quantidade de ar que sobe. Assim, formam-se  correntes de convecção que constituem a brisa marítima e a brisa terrestre.

A noite, após um dia ensolarado, o sentido das brisas é invertido, pois assim como a areia se aquece mais rápido do que a água do mar ao ser exposta ao sol, também se resfria mais rápido ao perder calor.

As correntes de convecção podem ser observadas a beira da praia. A areia se aquece mais rápido do que a água, durante os dias ensolarados, pois possui menor calor específico do que a água. Tal fenômeno ocasiona as correntes de ar da água para a areia. À noite, o sentido das brisas se inverte.

Irradiação térmica:

A irradiação ou radiação é o processo mais importante de propagação de calor, pois é através dele que o calor do Sol chega até a Terra. Sem esse processo não haveria vida na Terra.A irradiação é o processo de transferência de calor através de ondas eletromagnéticas, chamadas ondas de calor ou calor radiante.

De um modo geral podemos dizer que, em diferentes quantidades, todos os corpos emitem energia radiante devido a sua temperatura. Estas radiações, ao serem absorvidas por outro corpo, provocam, nele, uma elevação de temperatura.

Então galera, no  próximo post vamos por matemática nesses conceitos!

Um abraço

Até lá!

Bom dia galera! Vamos falar um pouco hoje sobre transferência de calor.

A transferência de calor ocorre quando dois ou mais corpos que estão em temperaturas diferentes são colocados em contato, ou em um mesmo local, fazendo com que a energia térmica de um corpo seja transferida para outro.

Nesse assunto é extremamente importante que se entenda que o calor sempre passa, escoa ou simplesmente flui de um corpo com maior temperatura para um corpo com menor temperatura isso SEMPRE acontece. Podemos jogar por exemplo um alfinete dentro de um isopor cheio de gelo, se o alfinete estiver com a temperatura maior, o calor vai fluir dele para o isopor ainda que pareça estranho.

Porque quando está muito frio colocamos casaco? Talvez a resposta mais comum seja ” Ah… pro frio não entrar no nosso corpo”….ERRADO. O que acontece é que somos animais homeotermos (ou seja a temperatura do nosso corpo é praticamente constante) esta ali perto dos 36,5,° se a temperatura de um lugar por exemplo esta muito abaixo dessa, começaremos a ceder calor do nosso corpo para o meio externo. Então o casaco não esquenta ninguém, ele apenas impede que  percamos muito calor do nosso corpo, ele aprisiona o calor, diminuindo assim a sensação de frio.

Agora imagine se não tivermos um agasalho, o nosso corpo instintivamente cria meios involuntários de se proteger dessa perda de temperatura pro ambiente, por exemplo “trememos de frio”, porque o corpo treme? Pois  tremer é um processo mecânico que gera calor.

Outra proteção natural do corpo é o embolar; fechamos as mãos, cruzamos os braços, encolhemos as pernas e curvamos o corpo, tudo isso para diminuir a superfície externa exposta, quanto menor a superfície exposta, menor será a área pela qual o calor pode escapar para o ambiente.

Os animais também fazem isso quando está frio, o gato, por exemplo, dorme todo enrolado, os bois se juntam ao máximo, o segredo é diminuir a superfície exposta!

O Pinguim possui uma grande massa corporal, o que reduz ainda mais a área relativa e a perda de calor. Eles também são capazes de controlar o fluxo de sangue para as extremidades, reduzindo a quantidade de sangue que esfria, mas evitando as extremidades de congelar. Eles frequentemente agrupam-se para conservar o calor e fazem rotação de posições para que cada pinguim disponha de um tempo no centro do bolsão de calor.

Agora é importante que saibamos que existem três tipos de transferência de calor, sendo elas:

Condução, convexão e irradiação que serão esmiuçada  no próximo post.

Até lá.

Seguindo o tema do último post, aqui vai um exercício resolvido de calorimetria.

O nível é básico, pra consolidar os conceitos de curvas de aquecimento, calor latente e calor sensível.

Pra quem é do Rio, serve como revisão pra UERJ!

Se você quiser ver mais exercícios como este, vale dar uma boa olhada no descomplica, site com conteúdo em áudio e vídeo de todas as matérias!

Bom estudo!

A meta aqui é conseguir identificar os tipos de calor e aplicar as equações. Presta atenção!  

É importante saber que existem dois “tipos” de calor:

1. Calor Sensível e
2. Calor Latente

No final das contas o que você precisa lembrar é que Calor sensível tem a ver com mudanças na temperatura dos corpos e calor latente com mudanças de fase (ou estado físico).

Simplificando, temos:

Mas a vida não é tão simples, e quando você fizer uma prova, é muito provável que você tenha que calcular a quantidade de calor trocado.

E aí temos umas equações. Oba! =) 

Vamos começar com o calor sensível:

Precisamos basicamente de três informações pra saber a quantidade de calor que o corpo trocou:

a) Massa do corpo

b) Substância de que é feito o corpo

c) Variação de temperatura

Assim, ficamos com a seguinte formulinha pro calor sensível:

A idéia é simples: a quantidade de calor que devemos dar (ou retirar) de um corpo para alterar sua temperatura depende da massa do corpo, da susbtância de que é feito o corpo e da variação de temperatura que queremos gerar.

Vamos agora ao calor latente:

A primeira coisa que você precisa entender é que enquanto o corpo (substância pura) muda de fase, a sua temperatura permanece constante!

Exemplo: enquanto o gelo a 0°C vai derretendo, ele permanece com a temperatura constante, até virar água a… 0°C. Entendeu? Enquanto a fase muda, a temperatura não muda. 

Assim, para a equação do calor latente precisamos apenas da massa do corpo e da sua substância. Derreter gelo é diferente de derreter ouro, certo? 

Ficamos com a seguinte fórmula para o calor Latente:

A quantidade de calor que devemos dar (ou retirar) de um corpo para alterar sua fase depende da massa do corpo e da susbtância de que é feito o corpo. 

Pela última vez, se o corpo (substância pura) muda de fase, não há variação de temperatura, hein?

Um abraço e bom estudo!!!