Calor
Lembra daquele exemplo que discutimos sobre a xícara de café esquecida que acaba esfriando? Então, finalmente vamos começar a entender o porquê dela esfriar!
Ao aproximarmos dois corpos em diferentes temperaturas, suas temperaturas irão variar até que ambos estejam em equilíbrio térmico (mesma temperatura). Com o passar do tempo, a energia do corpo mais quente vai sendo dissipada para o corpo mais frio. E é justamente essa transferência de energia entre dois corpos que é chamada de calor! Espontaneamente, o calor é sempre transferido do corpo mais quente para o corpo mais frio.
Seguindo o que foi discutido anteriormente, podemos definir outros dois conceitos. Quando o corpo recebe calor e muda de temperatura, o calor é chamado de calor sensível. Quando o corpo muda de estado físico, o calor é dito calor latente. Estudaremos isso com mais detalhes em seguida!
Muito importante! Calor é uma medida da energia transferida entre dois ou mais corpos. Assim, um corpo não pode conter calor.
Calor Específico
Você provavelmente já percebeu que alguns alimentos permanecem quentes por mais tempo que outros, certo? Um exemplo disso é o que acontece com uma torrada de queijo! Sim, uma torrada! Logo que a tiramos da torradeira, por mais que consigamos encostar no pão, iremos nos queimar se mordermos a torrada, pois o queijo ainda estará quente! Mas qual a explicação disso? Por que o queijo demora mais tempo para esfriar do que o pão? Isso acontece porque diferentes substâncias possuem diferentes capacidades de armazenar energia interna. O queijo consegue armazenar energia em suas moléculas por mais tempo!
Também podemos pensar nisso que acabamos de estudar de uma forma inversa: se colocarmos uma panela de ferro para esquentar no fogão, em poucos minutos ela se aquecerá, concorda? Agora, se colocarmos água dentro dessa panela, o tempo necessário para que a temperatura dela se eleve até chegar à do exemplo anterior será muito maior. Isso acontece porque diferentes materiais requerem diferentes quantidades de calor para elevar a energia de suas moléculas (sua temperatura!).
Agora vem a grande jogada! A capacidade que uma substância possui de armazenar energia está diretamente ligada à energia necessária para elevar a temperatura dessa substância. Mas, como podemos mensurar isso que acabamos de falar? Através de uma propriedade chamada calor específico (c)! O calor específico de uma substância é a medida da dificuldade necessária para esquentar cada grama dessa substância. Sendo um pouco mais preciso, diz a quantidade de calor necessária para variar em 1 °C a temperatura de 1g da substância.
Importante saber! Alguma vez você já se perguntou porque temos a impressão de que a água do mar fica mais quente pela noite? A razão disso é o alto calor específico da água! Como é necessário muito calor para mudar sua temperatura, a água permanece praticamente na mesma temperatura mesmo depois do pôr do sol. Justamente o contrário do que acontece com o ar, que logo se esfria. Esse contraste é a explicação da nossa sensação de água quente.
Capacidade Térmica
Além disso, existe outro conceito que você também precisa saber: a capacidade térmica. Esse conceito é muito parecido com o calor específico. A grande diferença entre eles é que a capacidade térmica mede a dificuldade de esquentar um corpo. Sim, ela está relacionada aos corpos, não às substâncias! Vamos entender melhor isso agora: imagine um balde e uma xícara cheios de água. Concorda que a substância dentro dos dois recipientes é a mesma? Sim, a água. Mas será que a dificuldade de esquentar a água nesses dois recipientes até 100 ºC é a mesma? Claro que não! É muito mais fácil esquentar a água que está na xícara.
A capacidade térmica de um corpo depende de sua massa e do calor específico da substância pela qual ele é formado. Expressamos isso matematicamente da seguinte forma:
Calor Sensível
Calor sensível é o nome que damos para o calor que um corpo recebe ao mudar sua temperatura. Calculamos da seguinte forma:
Você pode perceber que o cálculo do calor sensível envolve dois conceitos que vimos antes: o calor específico e a capacidade térmica. Podemos reescrever a equação do calor sensível através da capacidade térmica do corpo que sofre a alteração de temperatura:
Calor Latente
Este é o nome que damos ao calor que os corpos recebem para mudar de estado físico, ou seja, sem mudança em sua temperatura. A equação que nos permite encontrar o calor latente é a seguinte:
Em que L é o calor latente da troca, que possui seu valor específico para cada alteração de estado físico, como fusão, vaporização, etc.
Curva de Aquecimento
Como vimos anteriormente, conforme um material recebe calor, duas coisas podem acontecer: ele pode se aquecer (mudar sua temperatura!) ou mudar de estado físico (permanecendo com sua temperatura constante!). Para substâncias puras, as duas coisas não acontecem ao mesmo tempo: ou muda a temperatura ou muda o estado físico. Isto é, enquanto a substância troca de estado, a temperatura não varia. Podemos ver isso no gráfico abaixo!
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