Calorimetria

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Calorimetria é a parte da física que estuda as trocas de calor entre os corpos e suas medidas. É uma ramificação da termologia.

A forma de energia denominada calor só pode ser concebida quando conjugada com uma permuta de energia, pelo que o termo calor está sempre associada a fluxo de calor. A palavra calorímetro é usada para designar um instrumento utilizado na medição de calor envolvido numa mudança de estado de um sistema. Tal pode envolver uma mudança de fase, de temperatura, de pressão, de volume, de composição química ou qualquer outra propriedade associada com trocas de calor.

[editar] Tipos de Calorímetros

[editar] Calorímetros Isotérmicos

São aqueles em que idealmente não há variação de temperatura durante a experiência.

[editar] Calorímetros Isoperibol

Um calorímetro isoperibol é aquele em que a temperatura da vizinhança é mantida constante, independentemente da temperatura do calorímetro propriamente dito, embora se tente que as diferenças de temperatura não sejam elevadas. Consequentemente, as trocas de calor entre o vaso calorimétrico e a vizinhança existem deliberadamente e, sendo devidamente controladas, a quantidade de calor permutado entre aqueles dois meios é conhecida e proporcional à diferença das respectivas temperaturas.

[editar] Calorímetros Adiabáticos

Um calorímetro adiabático é aquele em que, idealmente, não há trocas de calor com a vizinhança, pelo que o calor envolvido numa transformação ocorrendo no calorímetro, origina uma variação de temperatura do mesmo.

[editar] Calorímetros de Varredura Exploratória ou Calorimetria Exploratória Diferencial

Neste tipo de calorímetros, a temperatura no sistema calorimétrico ou a temperatura na vizinhança podem variar de forma linear ou Isotérmica e programada ao longo do tempo.

[editar] Principais grandezas estudadas

Calorimetria

Não podemos começar a falar sobre o estudo da calorimetria sem antes definirmos o que é "calor".

Calor: é o agente responsável pelas variações de temperatura, as mudanças no estado de agregação dos corpos (vaporização dos líquidos, fusão dos sólidos, etc.) e as dilatações e contrações que ocorrem em função das variações do estado térmico dos corpos. Agora definiremos uma outra grandeza física muito importante, a capacidade térmica, e apresentaremos sua fómula e sua unidade de medida no S.I.

Capacidade Térmica (C): Grandeza Física que permite prever dentro de um dado conjunto de corpos, onde cada um cede ou recebe a mesma quantidade de calor, qual deles estará mais quente ou mais frio, ao completar a troca de calor. $C=\frac{Q}{\Delta\theta}$

C: capacidade térmica do corpo.

Q: quantidade de calor trocada pelo corpo.

$Δθ$ : variação de temperatura do corpo.

A unidade de capacidade térmica no S.I. é o J/K.

Calor Específico (c): Grandeza Física que permite prever dentro de um dado conjunto de amostras de diversos materiais, todas de mesma massa, qual delas recebendo ou cedendo a mesma quantidade de calor, estará mais quente ou mais fria, ao completar a troca de calor.

A unidade usual para determinar o calor específico é

$c a l / g 0 C$ e no S.I. é o J/K.

$c=\frac{C}{m}$

c: calor específico de um dado material.

C: capacidade térmica da amostra deste material.

M: massa da amostra deste material.

Uma caloria (1cal): é a quantidade de calor necessária para aquecer, sob pressão normal, 1,0 g de água de $14,5 0 c a 15,5 0 c$ .

Quantidade de Calor Sensível (Equação Fundamental da Calorimetria)

$Q=m\cdot c \cdot\Delta\theta$

Q>0 (o corpo recebe calor) $\rightarrow\Delta\theta >0$ (o corpo se aquece).

Q<0 (o corpo cede calor) $\rightarrow\Delta\theta <0$ (o corpo se esfria).

Propriedades Envolvidas nas trocas de Calor (Princípios da Calorimetria)

1) Princípios de transformações inversas: a quantidade de calor que um corpo recebe é igual, em módulo, à quantidade de calor que um corpo cede ao voltar, pelo mesmo processo, à situação inicial.

2) Princípio do Equilíbrio Térmico: quando vários corpos inicialmente a temperaturas diferentes trocam calor entre si, e só entre si, observamos que alguns perdem enquanto outros recebem calor, de tal maneira que decorrido um certo tempo, todos estacionam numa mesma temperatura, chamada temperatura de equilíbrio térmico.

3) Princípio da Igualdade das Trocas de Calor: quando vários corpos trocam calor apenas, entre si, a soma das quantidades de calor que alguns cedem é igual, em módulo, à soma das quantidades de calor que os restantes recebem.

$Q 1 + Q 2 + ... + Q n = 0$