Calorimetria: Revisão (ENEM Física): Notas de revisão

Calorimetria - Revisão para o ENEM

O que é energia térmica?

A energia térmica representa a média das energias cinéticas das moléculas que compõem um corpo. Quando a energia térmica aumenta, as moléculas se movimentam mais rapidamente, resultando no aumento da temperatura. Essa energia sempre flui naturalmente de regiões com maior temperatura para regiões com menor temperatura até que seja estabelecido o equilíbrio térmico.

Formas de transferência de calor

Existem três maneiras principais pelas quais o calor pode ser transferido:

Condução

Processo no qual o calor é transmitido de molécula para molécula, sem que haja deslocamento da matéria. É comum em sólidos, como quando uma barra de metal esquenta de uma extremidade à outra.

Convecção

Transferência de calor que acontece através de diferenças de pressão e densidade, sempre com movimento da matéria. É típica de fluidos (líquidos e gases), como as correntes de ar quente que sobem.

Irradiação

Forma de transferência que ocorre através de ondas eletromagnéticas, sendo a única maneira de transferir calor através do vácuo. O calor do Sol chegando à Terra é um exemplo perfeito.

Conceitos fundamentais

Calor específico

É uma propriedade característica de cada substância que nos diz quanta energia é necessária para elevar em 1°C a temperatura de 1 grama dessa substância.

Fórmula: $c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T}$

Onde:

• $c$ = calor específico
• $Q$ = quantidade de calor
• $m$ = massa
• $\Delta T$ = variação de temperatura

Capacidade térmica

É uma propriedade do corpo (não apenas da substância) que depende tanto do material quanto da sua massa. Indica quanta energia é necessária para aumentar em 1°C a temperatura de todo o corpo.

Fórmula: $C = \frac{Q}{\Delta T}$

Calor sensível

É o calor responsável pelas mudanças de temperatura, sem que ocorram alterações no estado físico da matéria.

Fórmula: $Q = m \cdot c \cdot \Delta T$

Calor latente

É o calor responsável pelas mudanças de estado físico (fusão, vaporização, etc.), sem que haja variação de temperatura durante o processo.

Fórmula: $Q = m \cdot L$

Onde $L$ é o calor latente específico.

Trocas de calor

Quando dois ou mais corpos com temperaturas diferentes entram em contato, ocorre transferência de energia térmica. O corpo com maior temperatura cede calor, enquanto o de menor temperatura recebe calor. Esse processo continua até que ambos atinjam a mesma temperatura (equilíbrio térmico).

Em um sistema isolado (adiabático), a soma de todo calor cedido com todo calor recebido é sempre zero:

$\sum Q_{cedido} + \sum Q_{recebido} = 0$

Diagrama de mudanças de estado da água

Durante as mudanças de estado da água:

• Entre 0°C: processo de fusão/solidificação
• Entre 100°C: processo de vaporização/condensação
• Durante essas transições, a temperatura permanece constante mesmo com fornecimento contínuo de calor