Calor Sensível

Rafael C. Asth

Professor de Matemática e Física

O calor sensível ou calor específico sensível é uma grandeza física que está relacionada com a variação da temperatura de um corpo.

Exemplo: Aquecimento de uma barra de metal

Barra de metal aquecida.

No exemplo acima, o calor se propaga por meio da condução térmica. Esse processo resulta no aumento da temperatura do material, no entanto, seu estado físico permanece o mesmo (sólido).

Fórmula do Calor Sensível

Equação Fundamental da Calorimetria

$começar estilo tamanho matemático 18px reto Q espaço igual a espaço reto m espaço. espaço reto c espaço. espaço Δθ fim do estilo$

Q: quantidade de calor sensível (cal ou J)
m: massa do corpo (g ou Kg)
c: calor específico da substância (cal/g°C ou J/Kg.°C)
Δθ: variação de temperatura, Tfinal - Tinicial. (°C ou K)

Calor específico

O calor específico é uma constante que representa a quantidade de calor que uma substância precisa receber ou, ceder, para que uma unidade de massa altere o valor em 1°C.

Para calcular o calor sensível, temos que conhecer o calor específico que varia para cada substância. Os valores de calor específico são tabelados.

Exemplos de calor específico para algumas substâncias:

Calores específicos para algumas substâncias (cal / g°C)
Ouro	0,031
Vidro	0,118
Vapor de água	0,480
Gelo	0,550
Álcool	0,590
Água líquida	1,000

Diferença entre Calor Sensível e Calor Latente

A diferença entre calor latente e calor sensível é que no calor latente (L), o estado físico da substância é modificado, enquanto no calor sensível ele permanece o mesmo.

Um exemplo de calor latente é o derretimento de um cubo de gelo ou a evaporação da água. Em ambos os casos, a temperatura nos dois estados físicos permanece a mesma.

Para calcular o calor latente, utiliza-se a seguinte fórmula:

$começar estilo tamanho matemático 18px reto Q espaço igual a espaço reto m espaço. espaço reto L fim do estilo$

Onde,

Q: quantidade de calor (cal ou J)
m: massa (g ou Kg)
L: calor latente (cal/g ou J/Kg)

Exercícios de Calor Sensível

Exercício 1

(Mackenzie) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20°C para 60°C em 4 minutos, sendo o calor específico sensível da água 1,0 cal/g °C, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é:

a) 500
b) 600
c) 700
d) 800
e) 900

Ver Resposta

Resposta correta: e) 900.

Objetivo: determinar a massa de água que foi aquecida.

Dados:
150 cal/s
Aumento da temperatura de 20°C para 60°C
Tempo de 4 min
Calor específico sensível da água 1,0 cal/g °C

Quantidade de calor fornecido a água durante 4 minutos.
A taxa de transferência é de 150 cal/s.

4 min = 4 x 60 s = 240 s.

Total de calorias = 240 x 150 = 36 000 cal.

Calor sensível

$Q espaço igual a espaço m espaço. espaço c espaço. espaço incremento teta$

Substituindo os valores,

$Q espaço igual a espaço m espaço. espaço c espaço. espaço incremento teta 36 espaço 000 espaço igual a espaço m espaço. espaço 1 espaço. espaço parêntese esquerdo 60 espaço menos espaço 20 parêntese direito 36 espaço 000 espaço igual a espaço 40 espaço m numerador 36 espaço 000 sobre denominador 40 fim da fração igual a m 900 espaço igual a espaço m$

Portanto, a massa de água requerida é de 900 g.

Exercício 2

(UFSM-RS) Um corpo de 400 g e calor específico sensível de 0,20 cal/g °C, a uma temperatura de 10°C, é colocado em contato térmico com outro corpo de 200 g e calor específico sensível de 0,10 cal/g° C, a uma temperatura de 60°C. A temperatura final, uma vez estabelecido o equilíbrio térmico entre os dois corpos, será de:

a) 14°C
b) 15°C
c) 20°C
d) 30°C
e) 40°C

Ver Resposta

Resposta correta: c) 20°C.

Objetivo: determinar a temperatura no equilíbrio térmico.

Modelo matemático e físico para o cálculo
No equilíbrio térmico hão há mais transferência de energia térmica. Isto significa que o total dos calores deve ser igual a zero. Também, a temperatura dos dois corpos será igual.

Chamando de A o corpo de maior massa e de B o de menor:
$Q com A subscrito mais Q com B subscrito igual a 0$ (equação 1)

Onde,

$Q com A subscrito igual a m com A subscrito espaço. espaço c com A subscrito espaço. espaço incremento teta Q com B subscrito igual a m com B subscrito espaço. espaço c com B subscrito espaço. espaço incremento teta$

Dados:
Corpo A
400 g
Calor específico sensível de 0,20 cal/g °C
T = 10°C

Corpo B
200 g
Calor específico sensível de 0,10 cal/g° C
T = 60°C

Substituindo os dados na equação 1, sendo Tf a temperatura final.

$Q com A subscrito espaço mais espaço Q com B subscrito igual a 0 m com A subscrito espaço. espaço c com A subscrito espaço. espaço incremento teta espaço mais espaço m com B subscrito espaço. espaço c com B subscrito espaço. espaço incremento teta igual a 0 400 espaço. espaço 0 vírgula 20 espaço. espaço parêntese esquerdo T com f subscrito menos 10 parêntese direito espaço mais espaço 200 espaço. espaço 0 vírgula 10 espaço. espaço parêntese esquerdo T com f subscrito menos 60 parêntese direito espaço igual a espaço 0 80 espaço parêntese esquerdo T com f subscrito menos 10 parêntese direito espaço mais espaço 20 parêntese esquerdo T com f subscrito menos 60 parêntese direito espaço igual a espaço 0 80 T com f subscrito espaço menos espaço 800 espaço mais espaço 20 T com f subscrito espaço menos espaço 1200 espaço igual a espaço 0 100 T com f subscrito espaço igual a espaço 1200 espaço mais espaço 800 100 T com f subscrito espaço igual a 2000 T com f subscrito espaço igual a espaço 2000 sobre 100 igual a 20$

Desta forma, a temperatura de equilíbrio térmico será de 20 °C.

Exercício 3

(UFPR) Durante o eclipse, em uma das cidades na zona de totalidade, Criciúma - SC, ocorreu uma queda de temperatura de 8,0°C. (Zero Horas – 04/11/1994)

Sabendo que o calor específico sensível da água é 1,0 cal/g °C, a quantidade de calor liberada por 1000 g de água, ao reduzir sua temperatura de 8,0 °C, em cal, é:

a) 8,0
b) 125
c) 4000
d) 8000
e) 64000

Ver Resposta

Resposta correta: d) 8000

Objetivo: determinar a quantidade de calor sensível (Q) na variação de 8,0 °C a cada 1 000 g de água.

Dados:
m = 1 000g
Calor específico sensível da água é 1,0 cal/g °C
$incremento teta espaço igual a 8 vírgula 0 espaço sinal de grau C$

Calor sensível
$Q igual a m. c. incremento teta$

Substituindo os valores,

$Q igual a m. c. incremento teta Q igual a 1 espaço 000 espaço. espaço 1 espaço. espaço 8 Q espaço igual a espaço 8 espaço 000 espaço c a l$

Portanto, com uma queda de 8,0 °C, 8 000 cal foram liberadas a cada 1 000 g de água.

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Rafael C. Asth

Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.