Conteúdos

Este roteiro de estudos de Física apresenta as principais diferenças entre o calor sensível e o calor latente das substâncias físicas. Após indicação de leitura, algumas questões sobre o material sugerido são feitas, visando uma maior fixação do conteúdo. O material também conta com algumas sugestões de vídeos, possibilitando a ampliação e o aprofundamento em determinados tópicos. Na última etapa, há alguns exercícios resolvidos.

• Calor sensível; e
• Calor latente.

Objetivos

• Compreender que a quantidade de calor sensível contribui apenas para a variação de temperatura de uma determinada substância; e
• Compreender que a quantidade de calor latente contribui apenas para a mudança do estado físico de uma determinada substância, não alterando, portanto, a sua temperatura.

Proposta de trabalho:

O objetivo deste roteiro é auxiliar nos estudos em casa ou em outro ambiente. Nesse sentido, apresenta um percurso com textos-base e algumas propostas de atividades, e, no final, há outros textos e vídeos que podem ajudar a compreender melhor o tema em questão.

Não é necessário fazer todas as etapas, ler todos os textos, ou assistir todos os vídeos, mas as questões orientadoras, bem como as subquestões que advêm delas, ajudam na captação do conteúdo inteiro e dos principais conceitos.

Leia os textos propostos, sempre buscando as respostas para cada uma das perguntas. Se aparecerem mais dúvidas ao longo da leitura, aproveite para fazer anotações em seu caderno e aumentar ainda mais sua pesquisa. Após as leituras de cada um dos textos, escreva um parágrafo resumindo seu aprendizado.

1ª Etapa: Calor sensível

Pergunta orientadora: O que é calor sensível?

Leia o texto disponível em:
O que é calor sensível? – Brasil Escola. JÚNIOR, Joab Silas da Silva. “O que é calor sensível”; Brasil Escola. Acesso em: 16 de maio de 2023. 

A partir da leitura do texto acima, responda às seguintes perguntas:

1. Como podemos definir calor sensível?
2. Qual é a unidade de medida para calor, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI)? Qual é a outra unidade de medida bastante utilizada para calor?
3. Qual é a relação entre calorias e joules?
4. Qual expressão matemática pode ser utilizada para encontrar o calor específico de uma determinada substância? 

Para saber mais, assista:

  Calorimetria- Calor sensível e calor latente – Kennedy Ramos/Chama o Físico.

Disponível em: Calorimetria – calor sensível e latente – dica Enem – prof Thales I bioexplica. Acesso em: 16 de maio de 2023.

Respostas da 1ª Etapa

1. Calor sensível é a quantidade de energia térmica capaz de promover apenas variações de temperatura, sem realizar mudança de fase de tal substância.
2. De acordo com o SI, a unidade de medida para calor é o Joule [J]. Calor é uma forma de energia, mais precisamente energia térmica. Logo, por se tratar de uma forma de energia, naturalmente, a sua unidade de medida no SI é o Joule.
   A outra unidade de medida bastante utilizada para se referir ao calor é a caloria [cal].
3. Uma caloria equivale a 4,18 Joules. Ou seja:
   

 

• A seguinte expressão matemática:
  

Onde,

c: calor específico [Jkg×K];

Qs: Quantidade de calor sensível [J];

m: massa da substância [kg];

∆T: variação de temperatura [K].

2ª Etapa: Calor latente

Pergunta orientadora: O que é calor latente?

Leia o texto disponível em:

Calor Latente: o que é, fórmula e exercícios – Toda Matéria. ASTH, Rafael C. “Calor Latente”; Toda Matéria. Acesso em: 16 de maio de 2023. 

A partir da leitura do texto acima, responda às seguintes perguntas:

1. Como podemos definir calor latente?
2. Qual é a unidade de medida para o calor latente, no SI?
3. Durante uma mudança de estado físico (mudança de fase) de uma determinada substância, o que acontece com a sua temperatura?
4. Qual expressão matemática podemos utilizar para encontrar o calor latente de uma determinada substância?
5. Uma substância possui mais de um tipo de calor latente? Quais?

Para saber mais, assista:

 Calorimetria- Calor latente – Como é bom ser Nerd. Disponível em: Física – Calorimetria: Calor latente. Acesso em: 16 de maio de 2023.

Respostas da 2ª Etapa

1. Calor latente é a quantidade de energia térmica capaz de promover uma mudança de estado físico de uma determinada substância.
2. No SI, a unidade de medida para o calor latente é: Joule por quilograma [Jkg]. Outra unidade de medida bastante utilizada para o calor latente é: calorias por grama [calg].
3. Durante uma mudança de estado físico, a temperatura da substância em questão não varia, ou seja, permanece constante.
4. A seguinte expressão matemática;Onde,

   QL: quantidade de calor latente [J];

   m: massa da substância [kg];

   L: calor latente [Jkg]

5. Sim. A depender do tipo de mudança de estado físico que a substância em questão estiver manifestando, deve-se considerar o calor latente correspondente à mudança de estado físico específico. Dessa forma, toda substância possui dois tipos de calor latente: o calor latente de fusão e o calor latente de vaporização. Exemplo: O calor latente de fusão (do estado sólido para o estado líquido) da água é de 80 calorias por grama [80 calg]; e o calor latente de vaporização (do estado líquido para o estado gasoso) da água é de 540 calorias por grama [540 calg].

3ª Etapa: Cheque seus conhecimentos

Realizar questões é um excelente exercício durante o estudo autodirigido. Abaixo, alguns exemplos de questões sobre o tema estudado:

1) (PUC-RS) Um corpo A, homogêneo, de massa 200 g, varia sua temperatura de 20 ºC para 50 ºC ao receber 1200 calorias de uma fonte térmica. Durante todo o aquecimento, o corpo A mantém-se na fase sólida. Um outro corpo B, homogêneo, constituído da mesma substância do corpo A, tem o dobro da sua massa. Qual é, em cal/gºC, o calor específico da substância de B?

1. a) 0,1
2. b) 0,2
3. c) 0,6
4. d) 0,8
5. e) 1,6

Resposta: Letra B.

Resolução:

Utilizando a equação da quantidade de calor sensível, pode-se determinar o calor específico do material A. 

Dados fornecidos pela questão:

Massa: m = 200 g

Quantidade de calorias: Q = 1200 cal

Variação de temperatura:

Manipulando a expressão para a quantidade de calor sensível, temos:

Como o enunciado da questão nos diz que o corpo B é composto pela mesma substância que o corpo A, o calor específico do corpo B também vale 0,2 calg×°C.

Disponível em: Lista de Exercícios sobre calor específico – Mundo Educação. Acesso em: 16 de maio de 2023.

2) Ao visitar a praia durante um belo dia de sol, perceberemos que a areia estará bem quente, enquanto a água estará fria. Marque a alternativa que explica corretamente o motivo da diferença de temperatura entre as duas substâncias.

a) O calor específico da água é muito menor que o da areia, por isso ela não se esquenta facilmente.
b) O calor específico da areia é menor que o da água, por isso ela sofre variações de temperatura com maior facilidade.
c) A quantidade de água é infinitamente superior à quantidade de areia, por isso a água nunca se esquentará.
d) Por ser um líquido e apresentar maior proximidade das moléculas, a água sempre apresentará maior dificuldade para elevar sua temperatura.
e) Todas as explicações acima estão incorretas.

Resposta: Letra B.

Justificativa:

O calor específico trata-se da quantidade de calor necessária para que 1 g de substância eleve sua temperatura em 1 °C. Quanto maior for o calor específico, mais difícil será o aquecimento e o resfriamento do material, sendo assim, podemos entender que a areia possui um calor específico menor que o da água, o que justifica sua maior facilidade para sofrer variações de temperatura.

Disponível em: Lista de Exercícios sobre calor específico – Mundo Educação. Acesso em: 16 de maio de 2023.

3)  Ao colocar bebidas quentes em copos de alumínio, qualquer pessoa sentirá desconforto em segurar o copo e beber o líquido. Isso ocorre porque:

a) por mais que seja um isolante térmico, o alumínio possui baixo calor específico e facilmente sofre variações de temperatura.
b) o alumínio possui alto calor específico e facilmente sofre variações de temperatura.
c) o alumínio é um ótimo condutor térmico de baixo calor específico.
d) o alumínio possui baixo calor específico e, por isso, facilmente sofre variações de temperaturas.
e) o alumínio, tipo de material ferromagnético, possui baixo calor específico e, por isso, facilmente sofre variações de temperaturas.

Resposta: Letra D.

Justificativa:

O alumínio possui um calor específico muito baixo, por isso, facilmente sofre variações de temperatura. Ao colocar um líquido quente em um copo de alumínio, rapidamente o material do copo iguala sua temperatura com o líquido depositado.

Disponível em: Lista de Exercícios sobre calor específico – Mundo Educação. Acesso em: 16 de maio de 2023.

4) Uma massa de 2000 g de água está exatamente a 100 °C. Sabendo que o calor de vaporização da água é de 540 cal/g, determine a quantidade de calor, em kcal, necessária para vaporizar 30% da massa de água.

a) 224.
b) 250.
c) 300.
d) 360.
e) 324.

Resposta: Letra E.

Resolução:

Dados fornecidos pela questão:

Massa: m = 2 000 g

A água já está na temperatura necessária para efetuar a mudança de estado físico: 

T = 100 °C

O calor latente de vaporização da água: L = 540 calg

Temos que 30% de 2 000 g é:

De posse de todos esses dados, podemos calcular a quantidade de calor necessária para a vaporização de 30% da massa de água:

Disponível em: Lista de Exercícios sobre o calor latente – Mundo Educação. Acesso em: 16 de maio de 2023.

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