Calorimetria e Termologia

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Calor

Energia térmica em trânsito motivada exclusivamente pela diferença de temperatura entre dois corpos.

Temperatura

Grandeza macroscópica que mede o grau de agitação térmica média das partículas de um corpo.

Equilíbrio Térmico

Estado em que dois ou mais corpos em contato térmico atingem a mesma temperatura, cessando a troca líquida de calor.

Caloria (cal)

Quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama de água pura de 14,5 °C para 15,5 °C sob pressão normal.

Equivalente Mecânico do Calor

Relação quantitativa demonstrada por Joule: 1 caloria equivale a aproximadamente 4,186 Joules.

Calor Sensível

Quantidade de calor que provoca apenas variação de temperatura em um corpo, sem alterar seu estado físico.

Equação Fundamental da Calorimetria

Q = m . c . ΔT, onde Q é a quantidade de calor sensível, m é a massa, c é o calor específico e ΔT é a variação de temperatura.

Calor Latente

Quantidade de calor trocada por unidade de massa durante uma mudança de fase a temperatura constante: Q = m . L.

Capacidade Térmica (C)

Razão entre o calor trocado e a variação de temperatura de um corpo (C = Q/ΔT ou C = m . c), medindo sua inércia térmica.

Calor Específico (c)

Propriedade intrínseca da substância; calor necessário para variar em 1 °C a temperatura de 1 grama dessa substância.

Unidade SI de Calor

O Joule (J), a mesma unidade de energia e trabalho no Sistema Internacional.

Unidade SI de Capacidade Térmica

Joule por Kelvin (J/K) ou Joule por grau Celsius (J/°C).

Unidade usual de Calor Específico

cal/(g.°C), sendo que para a água líquida vale aproximadamente 1,0 cal/(g.°C).

Princípio da Conservação da Energia Térmica

Em um sistema termicamente isolado, a soma algébrica de todas as quantidades de calor trocadas é igual a zero (ΣQ = 0).

Calorímetro Ideal

Recipiente de paredes adiabaticamente perfeitas que não troca calor com o meio externo nem com os corpos em seu interior.

Calorímetro Real

Aparelho que isola termicamente o sistema do meio externo, mas absorve parte do calor trocado pelos corpos contidos nele.

Capacidade Térmica do Calorímetro (C_cal)

Quantidade de calor necessária para elevar em uma unidade de temperatura o próprio recipiente calorimétrico.

Fusão

Mudança endotérmica do estado sólido para o estado líquido que ocorre a temperatura constante sob pressão fixada.

Solidificação

Mudança exotérmica do estado líquido para o estado sólido, liberando calor latente de solidificação.

Vaporização

Passagem do estado líquido para o gasoso, subdividida em evaporação, ebulição e calefação.

Evaporação

Vaporização lenta, espontânea e superficial que ocorre a qualquer temperatura abaixo do ponto de ebulição.

Ebulição

Vaporização rápida e turbulenta com formação de bolhas em todo o líquido, ocorrendo a uma temperatura determinada pela pressão.

Calefação

Vaporização quase instantânea quando uma gota líquida entra em contato com uma superfície muito mais quente que sua ebulição.

Condensação ou Liquefação

Passagem exotérmica do estado gasoso para o líquido, com liberação de calor latente.

Sublimação

Transição direta entre os estados sólido e gasoso, sem passar pelo estado líquido.

Calor Latente de Fusão do Gelo

Aproximadamente 80 cal/g (ou 3,34 x 10^5 J/kg) sob pressão atmosférica normal.

Calor Latente de Vaporização da Água

Aproximadamente 540 cal/g (ou 2,26 x 10^6 J/kg) a 100 °C sob pressão de 1 atm.

Condução Térmica

Propagação de calor predominantemente em sólidos via vibração e colisão entre partículas vizinhas, sem transporte de matéria.

Lei de Fourier

Expressa o fluxo de calor por condução: Φ = (k . A . ΔT) / L, onde k é a condutibilidade térmica e L a espessura.

Condutibilidade Térmica (k)

Propriedade do material que indica sua maior ou menor facilidade em conduzir calor.

Convecção Térmica

Propagação de calor exclusiva de fluidos (líquidos e gases) gerada pelo movimento de massas devido a diferenças de densidade.

Correntes de Convecção

Movimento ascendente do fluido aquecido (menos denso) e descendente do fluido resfriado (mais denso).

Irradiação Térmica

Transferência de calor por ondas eletromagnéticas (principalmente infravermelho), ocorrendo inclusive no vácuo.

Lei de Stefan-Boltzmann

A potência total irradiada por unidade de área de um corpo negro é proporcional à quarta potência da sua temperatura absoluta: P/A = σT^4.

Corpo Negro

Objeto ideal que absorve toda a radiação eletromagnética incidente sobre ele e emite o máximo teor teórico de radiação térmica.

Emissividade

Fração adimensional entre 0 e 1 que mede a eficiência de uma superfície real em emitir radiação em relação a um corpo negro.

Fluxo de Calor (Potência Térmica)

Quantidade de calor transferida por unidade de tempo: Φ = Q / Δt, medida em Joules por segundo (Watts) ou cal/s.

Efeito Estufa Físico

Retenção de calor em um ambiente transparente à luz visível, mas opaco à radiação infravermelha emitida pelo interior aquecido.

Ponto Triplo

Condição única de pressão e temperatura em que coexistem em equilíbrio os estados sólido, líquido e gasoso de uma substância.

Ponto Crítico

Ponto no diagrama de fases acima do qual não há distinção física entre fase líquida e vapor, surgindo o fluido supercrítico.

Gás versus Vapor

Vapor pode ser liquefeito apenas por compressão isotérmica; gás encontra-se acima da temperatura crítica e não se liquefaz só por pressão.

Influência da Pressão na Fusão da Água

Diferente da maioria das substâncias, o ponto de fusão da água diminui com o aumento da pressão devido à sua contração ao fundir.

Influência da Pressão na Ebulição

O ponto de ebulição de um líquido aumenta conforme a pressão externa sobre ele aumenta (princípio da panela de pressão).

Regelo

Fenômeno em que o gelo se funde sob alta pressão localizada e se solidifica novamente quando a pressão é aliviada.

Curva de Aquecimento

Gráfico que relaciona a temperatura de um corpo em função do calor recebido ou do tempo decorrido a potência constante.

Patamar Térmico

Trecho horizontal na curva de aquecimento de uma substância pura indicando que a mudança de fase ocorre a temperatura constante.

Processo Endotérmico

Processo físico ou químico no qual o sistema absorve calor do meio ambiente (Q > 0).

Processo Exotérmico

Processo físico ou químico no qual o sistema libera calor para o meio ambiente (Q < 0).

Mistura Eutética

Mistura sólida de proporção definida que se funde a uma temperatura constante fixa, como se fosse substância pura.

Mistura Azeotrópica

Mistura líquida de proporção definida que entra em ebulição a uma temperatura constante fixa mantendo sua composição de vapor.

Equivalente em Água

Massa de água pura que necessitaria da mesma quantidade de calor que determinado corpo para variar sua temperatura em 1 °C.