Estudo de Calor e Energia Térmica

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MATERIAL DE ESTUDO PARA AVALIAÇÃO DA III 
UNIDADE – FISICA – 2 ANOS 
 CALOR: ENERGIA TÉRMICA EM TRÂNSITO 
O valor aceito atualmente para o equivalente mecânico: 
de calor é: 1 cal = 4,186 
Calor é a energia térmica que se transfere entre corpos 
com temperaturas diferentes. 
As unidades de medida de calor, pelo fato de ser uma 
forma de energia, a unidade oficial de calor no SI é o joule 
(J). 
Caloria é a quantidade de calor que produz a variação de 
temperatura de 1 °C (rigorosamente de 14,5 °C a 15,5 °C) 
em 1 grama de água sob pressão normal. 
A unidade múltipla quilocaloria (kcal) também é muito 
usada na medida das quantidades de calor: 
1 kcal = 1.000 cal = 10 3 cal 
Outra unidade de quantidade de calor bastante utilizada 
em manuais técnicos para exprimir as características de 
equipamentos e máquinas que envolvem a energia 
térmica, como aparelhos de ar-condicionado, fornos 
industriais etc., é a British Thermal Unit (BTU), que 
equivale a, aproximadamente, 252,4 calorias ou 1.055 
joules. 
1 BTU = 252,4 cal = 1.055 J 
Trocas de calor 
A troca de calor é um fenômeno que vivenciamos no dia 
a dia. Ao medir a temperatura de uma pessoa com um 
termômetro clínico, por exemplo, esse dispositivo troca 
calor com o corpo até atingir a mesma temperatura que 
ele. 
O forno, convencional ou de micro-ondas, o fogão e a 
geladeira são equipamentos que trocam calor com os 
alimentos, aquecendo-os ou resfriando-os. 
Equilíbrio térmico é o estado no qual dois ou mais corpos 
de um mesmo sistema mantêm a temperatura inalterada 
e em um mesmo valor comum. 
Para indicar o sentido em que ocorre troca de calor, 
estabelecemos que a quantidade de calor é uma grandeza 
algébrica. Seu sinal será positivo se a quantidade de calor 
for recebida pelo corpo e será negativo se a quantidade 
de calor for cedida, ou perdida, pelo corpo. Por exemplo, 
na situação descrita, vamos admitir que, até chegarem ao 
equilíbrio térmico, 30 calorias foram trocadas entre os 
corpos A e B. Assim, temos: 
 QA = - 30 cal (O corpo A cedeu 30 calorias.) 
QB = + 30 cal (O corpo B recebeu 30 calorias.) 
 
Capacidade térmica de um corpo 
Define-se a capacidade térmica C de um corpo pela razão 
entre a quantidade de calor Q que ele troca e a 
consequente variação de temperatura Δ𝜃 sofrida: 
A capacidade térmica de um corpo 
pode ser medida em J/K, no SI, ou 
em cal/°C. 
 
 
Calor específico sensível de uma matéria 
Calor específico sensível (c) de um material é a 
quantidade de calor necessária para elevar ou baixar em 
1 °C a temperatura de 1 grama desse material. 
 A unidade usual de calor específico é cal/(g . °C). 
Entretanto, também podem ser usadas as unidades 
kcal/(kg . °C) e J/(kg . °C). Como as variações de 
temperatura nas escalas Celsius ou Kelvin têm valores 
iguais, essas unidades também podem ser indicadas por 
cal/(g . K), kcal/(kg . K) e J/(kg . K). 
A tabela a seguir apresenta os valores de calor 
específico para alguns materiais à temperatura de 20 
°C 
A água, portanto, em virtude de seu elevado calor 
específico, funciona como regulador climático. 
Quantidade de calor trocada e quantidade de calor 
sensível 
Se tivermos uma massa m de certa quantidade de um 
material, cujo calor específico é c, sofrendo uma variação 
de temperatura ∆𝜃, a quantidade de calor Q trocada no 
processo pode ser calculada pela relação conhecida como 
equação fundamental da Calorimetria: 
 
 
 
 
De acordo com a fórmula, o sinal da quantidade de calor 
Q será determinado pelo sinal da variação de 
temperatura ∆𝜃. Assim: 
Δ𝜃 > 0 ⇒ 𝑄 > 0 . A temperatura aumenta porque o 
corpo recebe calor. 
 Δ𝜃 < 0 ⇒ 𝑄 < 0 . A temperatura diminui porque o 
corpo perde calor. 
Da definição de capacidade térmica C, temos: 
 
 
 
 
 
A capacidade térmica de um corpo pode ser medida em 
J/K, no SI, ou em cal/°C. 
 
 
 
Trocas de calor nas mudanças de estado: calor 
latente 
Durante uma mudança de estado, como a ebulição da 
água, a temperatura se mantém constante (𝜃 ); no 
entanto, há troca de calor, no caso, fornecido pela fonte. 
O calor trocado durante a mudança de estado e, 
portanto, sem variação de temperatura, é denominado 
calor latente. 
A quantidade de calor necessária para mudar de estado 
uma massa unitária (1 g, em geral) de um material 
denomina-se calor específico latente (L) 
Para as mudanças de estado da água, sob condições 
normais, os valores do calor específico latente são os 
seguintes: 
• fusão do gelo: LF= 80 cal/g 
• vaporização da água: LV = 540 cal/g 
• solidificação da água: LS = −80 cal/g 
• condensação do vapor: L = −540 cal/g 
QUESTÕES PROPOSTAS - RESOLVA NO CADERNO 
1. Em um laboratório de Física, uma amostra de 20 g de 
cobre recebeu 186 cal de calor de uma determinada fonte 
térmica. Sabendo que o calor específico do cobre é 0,093 
cal/g°C, determine a variação de temperatura sofrida pela 
amostra. 
a) 50 °C b) 100°C c) 105°C d) 200°C e) 250° 
2. Determine a capacidade térmica de um corpo que 
recebeu 2000 calorias de calor de uma fonte térmica e 
sofreu uma variação de temperatura de 40 °C. 
a) 10 cal/°C b) 20 cal/°C c) 30 cal/°C 
d) 40 cal/°C e) 50 cal/°C 
3. (UFU) 240 g de água (calor específico igual a 1 cal/g.°C) 
são aquecidos pela absorção de 200 W de potência na 
forma de calor. Considerando 1 cal = 4 J, o intervalo de 
tempo necessário para essa quantidade de água variar 
sua temperatura em 50 °C será de? 
a) 1 min b) 3 min c) 2 min d) 4min 
4. (UFV-MG) Uma potência de 2000 watts é usada 
durante 1,0 min para elevar a temperatura, de 10 °C para 
60°C, de um sólido de massa 0,5 Kg. Considerando que 
não há mudança de fase durante a elevação da 
temperatura, o calor específico desse sólido, em unidade 
de J/(Kg. °C), é: 
a) 4,8 x 10 3 b) 3,4 x 10 3 c) 5,6 x 10 3 
d) 1,2 x 10 3 e) 0,8 x 10 3
 
5.Em uma experiência escolar com uma amostra de uma 
substância, 60 J de calor é fornecido a essa substância, 
após, a variação de temperatura é medida. Considerando 
o calor específico da substância ser de 0,5 J/g·K, 
determine a massa da substância se a variação de 
temperatura for de 30°C. 
a) 1 g b) 2 g c) 3 g d) 4 g e) 5 g 
6. Um bloco de cobre com massa desconhecida é utilizado 
em um experimento. Quando 585 J de calor são 
fornecidos ao bloco observa-se que a temperatura 
aumenta em 50°C. Sabendo que o calor específico do 
cobre é de 0,39 J/g·K, determine a massa do bloco de 
cobre. 
a) 28 g b) 30 g c) 32 g d) 44 g e) 64 g 
7. Se uma amostra de 200 g de água for aquecida por uma 
fonte de calor, aumentando sua temperatura em 80ºC 
sem alterar seu estado, terá recebido uma energia 
térmica de: 
Dado: calor específico da água de 1 cal/g.°C. 
a) 10 000 cal b) 12 000 cal c) 14 000 cal 
d) 16 000 cal e) 18 000 cal 
9. Um estudante tem um objeto de massa desconhecida 
feito de um material com calor específico de 1,2 J/g·K. Ele 
deseja aumentar a temperatura desse objeto em 20°C, 
aplicando 300 J de calor. A massa do objeto é de 
a) 12,5 g. b) 20,5 g. c) 25,5 g. d) 30,5 g. e) 35,5 g. 
10. Um recipiente contém 150 g de óleo com calor 
específico de 1,8 J/g·K. Se a temperatura do óleo 
aumentar em 25°C, a quantidade de calor fornecida é de: 
a) 4,50 Kj b) 6,25 kJ c) 6,75 kJ d) 9,00 kJ e) 1,125 kJ 
11. Um objeto de 100 g recebe 800 J de calor e sua 
temperatura aumenta em 40°C. A variação de 
temperatura que seria observada se o objeto tivesse uma 
massa de 200 g e recebesse a mesma quantidade de calor 
seria de: 
a) 10°C b) 15°C c) 20°C d) 25°C e) 30°C 
12. (Enem 2019) Em uma aula experimental de 
calorimetria, uma professora queimou 2,5 g de castanha-
de-caju crua para aquecer 350 g de água, em um 
recipiente apropriado para diminuir as perdas de calor. 
Com base na leitura da tabela nutricional a seguir e da 
medida da temperatura da água, após a queima total do 
combustível, ela concluiu que 50% da energia disponível 
foi aproveitada. O calor específico da água é 1 cal/ g °C-1, 
e sua temperaturainicial era de 20 °C. 
 
Qual foi a temperatura da água, em grau Celsius, medida 
ao final do experimento? 
a) 25 b) 27 c) 45 d) 50 e) 70 
13. Um corpo de massa 6g em estado sólido, é aquecido 
até o ponto de fusão. Sabendo que o calor latente do 
corpo é de 35 cal/g, determine a quantidade de calor 
recebida pelo corpo. 
14. (Unifor-CE) O gráfico representa a temperatura 
de uma amostra de massa 100g de determinado metal, 
inicialmente sólido, em função da quantidade de calor 
por ela absorvida. 
Pode-se afirmar que 
o calor latente tem 
fusão desse metal, 
em cal/g é: 
a) 12 b) 10 
c) 8 d) 6 e) 2