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Calorimetria: Conceitos, Transferência de Calor e Aplicações, Notas de estudo de Transferência de Calor

O calor específico do ferro é aproximadamente. 0,11cal/g.oC, isto significa que 1g ... estado físico, sem que haja variação na temperatura (calor latente).

Tipologia: Notas de estudo

2022

Compartilhado em 07/11/2022

Romar_88
Romar_88 🇧🇷

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CALORIMETRIA
Calor
Éa transferência de energia de um corpo
para outro, decorrente da diferença de
temperatura entre eles.
quente frio
Fluxo de calor
Unidades de calor
1 cal = 4,186 J (no SI)
1 kcal = 1000 cal
CALORIMETRIA
Potência ou Fluxo de Calor
Se medirmos o intervalo de tempo durante o qual uma
fonte térmica (fogão a gás) fornece determinada fonte de
calor, definimos potência como:
Unidades de Potência:
J/s = watt (W) (no SI)
ou
cal/min ou cal/s.
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pfd
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CALORIMETRIA

Calor

É a transferência de energia de um corpo

para outro, decorrente da diferença de

temperatura entre eles.

quente frio

Fluxo de calor

Unidades de calor

1 cal = 4,186 J (no SI)

1 kcal = 1000 cal

CALORIMETRIA

Potência ou Fluxo de Calor

Se medirmos o intervalo de tempo durante o qual uma fonte térmica (fogão a gás) fornece determinada fonte de calor, definimos potência como:

Unidades de Potência:

J/s = watt (W) (no SI)

ou

cal/min ou cal/s.

CALORIMETRIA:

Calor específico (cp)

É a quantidade de calor necessária para variar a

temperatura de 1g de determinada substância, de

1 oC. Essa variação depende de cada substância,

por exemplo:

O calor específico do ferro é aproximadamente

0,11cal/g.oC, isto significa que 1g de ferro

necessita de 0,11 cal para elevar sua temperatura

de 20oC para 21oC, ou seja, aumentar 1oC.

CALORIMETRIA:

Calor específico (cp)

Água

Sólido Líquido^ Gasoso

sublimação

fusão vaporização

sublimação

solidificação condensação

Mudanças de fase

Endotérmicas – absorvem calor. Exotérmicas – cedem calor.

Endotérmicas

Exotérmicas

Evaporação: É um processo lento que se verifica apenas na superfície do líquido, seja qual for sua temperatura. Ex: Pote de barro, álcool na pele, etc.

Tipos de Vaporização

Ebulição: É um processo tumultuoso que ocorre na temperatura de ebulição e que se verifica em toda massa líquida. Depende da pressão. Ex: água fervendo.

Calefação: É um processo rápido que ocorre numa temperatura superior a de ebulição. Ex: jogar água numa chapa de fogão bem aquecida (acima de 100oC).

Sens ível: É o calor que quando fornecido a uma substância ou cedido por ela, provoca apenas variação na sua temperatura.

Latente: É o calor que quando fornecido a uma substância ou cedido por ela, provoca uma mudança no seu estado físico (mudança de fase) sem que varie a sua temperatura.

Q = m.L

Calor sensível e calor latente

1.Tem-se 300 g de um certo líquido à temperatura de 30°C. Fornecendo-se 600 cal diretamente a esse líquido, sua temperatura sobe para 35°C. Sabe-se que esse fenômeno é regido pela expressão Q = m.cp.(Tf-Ti). Pede-se o valor do calor específico do líquido.

EXERCÍCIOS

Curvas de aquecimento e

resfriamento

Vamos supor que tenhamos, num recipiente, certa massa de

gelo inicialmente a -20°C, sob pressão atm. Se levarmos esse

sistema ao fogo (figura abaixo), acompanhando como varia a

temperatura no decorrer do tempo, veremos que o processo

todo pode ser dividido em cinco etapas distintas:

  • aquecimento do gelo de -20°C a 0°C
    • fusão do gelo a 0°C
      • aquecimento da água lí quida de 0°C a 100°C

Vaporização da água líquida da 100°C

aquecimento do vapor acima de 100°C (supondo- o confinado a um recipiente)

  • resfriamento do vapor de 110°C a 100°C
    • condensação do vapor a 100°C
      • resfriamento da água líquida de 100°C a 0°C

solidificação da água a 0°C

resfriamento do gelo abaixo de 0°C

  1. Sendo Ls = -80 cal/g o calor latente de solidificação da

água, calcule quantas calorias devem perder 600 g de água líquida, a 20°C, até sua total solidificação. O calor específico da água é 1 cal/g.°C.

EXERCÍCIOS

  1. Quantas calorias são necessárias para transformar

100 g de gelo, a -20°C, em água a 60°C? O gelo se funde a 0°C, tem calor específico 0,5 cal/g.°C e seu calor latente de fusão é 80 cal/g. O calor específico da água é 1 cal/g.°C. Construa a curva de aquecimento do sistema.

Curva de aquecimento do processo:

TERMOLOGIA:

Temperatura

É a medida da agitação das moléculas de

um corpo. É uma descrição quantitativa

para verificar se um corpo é quente ou frio.

Corpo quente: maior agitação

Corpo frio: menor agitação

TERMOLOGIA:

Equilíbrio Térmico

TA

TB

T

TA > T > TB

A temperatura de

equilíbrio é menor que

TA e maior que TB.

TERMOLOGIA:

Escalas termométricas

Celsius(ºC) 100 º C

Fahrenheit(oF) 212 º F

Kelvin(K) 373,15 K

- 273,15ºC 0 K - 459,67 º F

Ponto de fusão do gelo

Rankine(R) 671,67 R

0R

0ºC (^) 273,15 K 32ºF 491,67 R

Zero Absoluto

Ponto de ebulição da água

  1. Numa cidade baiana o termômetro marca 30ºC. Em graus Rankine essa temperatura vale, aproximadamente: a) 303 b) 86 c) 546 d) 492 e) 446
  2. Na escala Rankine, considerando a pressão atmosférica, quanto vale 0 K? a)491,67R b) -100R c) 212R d) 0R e) 671,67R
EXERCÍCIOS

PROCESSOS DE

TRANSFERÊNCIA DE CALOR

1. Convecção:

No processo de convecção quando resfriamos uma parte do fluido, ele diminui de volume, torna-se mais denso e desce. Ao mesmo tempo, seu lugar vai sendo ocupado pelas camadas menos densas, ou seja, mais quentes, que estão abaixo dela. Assim na convecção existe transferência de calor e de massa.

Convecção

ar frio

PROCESSOS DE

TRANSFERÊNCIA DE CALOR

1.1. A lei de resfriamento de Newton

Considerando a transferência de calor que ocorre no contato de um fluido em movimento e uma superfície de área A , quando os dois se encontram a temperaturas diferentes, a equação que descreve a taxa de transferência de calor convectiva é conhecida como a lei do resfriamento de Newton e é dada por:

Convecção

2. Condução:

Na condução o processo de transferência de energia se dá através da vibração das moléculas. Essa vibração ocorre sem deslocamento das mesmas. Uma molécula transmite vibração para outra, na medida que são submetidas à variação de temperatura. Assim na condução existe transferência de calor.

O ferro é bom condutor: o calor se propaga rapidamente da extremidade B a extremidade A.

Condução

PROCESSOS DE

TRANSFERÊNCIA DE CALOR

3. Radiação: A radiação térmica é a energia emitida por toda matéria que se encontra a uma temperatura não-nula. A radiação é transportada por meio de ondas eletromagnéticas. Enquanto a transferência de calor por condução ou convecção necessita de um meio material, a radiação não necessita dele. Se propaga com mais eficiência no vácuo.

Radiação

PROCESSOS DE

TRANSFERÊNCIA DE CALOR

3. Radiação:

A taxa pela qual a energia radiante é emitida por

uma superfície (corpo negro) é chamada por

poder emissivo ( E ), que é expresso pela lei de

Stefan-Boltzmann:

Radiação

PROCESSOS DE

TRANSFERÊNCIA DE CALOR

onde:

  • E – poder emissivo,W/m^2 ;
  • T – temperatura absoluta do corpo, K;

3. Radiação:

O fluxo de calor emitido por um corpo real é

menor do que aquele emitido por um corpo

negro e é dado por:

Radiação

PROCESSOS DE

TRANSFERÊNCIA DE CALOR

3.1. Irradiação:

É a taxa em que todas as radiações (do sol, de

outras superfícies da vizinhança) incidem sobre

uma área unitária da superfície.

Radiação

PROCESSOS DE

TRANSFERÊNCIA DE CALOR