segunda-feira, 28 de novembro de 2011

Capacidade Térmica

Capacidade térmica ou capacidade calorífica é uma grandeza física que determina a variação térmica de um corpo ao receber determinada quantidade de calor. O valor da capacidade térmica é correspondente à quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do corpo em uma unidade de variação de temperatura. A unidade usada no Sistema Internacional de Unidades é J/K (Joule por Kelvin).
Calor específico é uma grandeza física que define a variação térmica de determinada substância ao receber determinada quantidade de calor. Também é chamado de capacidade térmica mássica. É constante para cada substância em cada estado físico. Pode-se dizer que o calor específico caracteriza uma substância (em determinado estado físico). A unidade no Sistema Internacional de Unidades é J/(kg.K) (Joule por Quilograma Kelvin).
A capacidade térmica caracteriza o corpo, enquanto que o calor específico caracteriza a substância que o constitui. Dois corpos de massas e de substâncias diferentes podem possuir a mesma capacidade térmica. Dois corpos de massas diferentes e de mesma substância possuem capacidades térmicas diferentes, mas o mesmo calor específico.
Estas grandezes estão também relacionadas com as interacções intermoleculares, a estabilidade de uma fase, a condutividade térmica e a capacidade de armazenar energia.

Unidades

As unidades SI de capacidade térmica e calor específico são, respectivamente, J/K e J/(kg.K).
Tradicionalmente, o estudo do calor precedeu a compreensão da equivalência entre calor e energia (ver a teoria original sobre calor, Teoria calórica, que supunha que o calor era transferido entre os corpos através de um fluido invisível e inodoro, chamado calórico). Assim, quando foi estabelecido o sistema métrico, logo após a Revolução Francesa, definiu-se uma unidade para medir o calórico, chamada de caloria (abreviada como cal), definida como a quantidade de calor necessária para elevar um grama de água em um grau Celsius.
Pela facilidade de trabalhar com números inteiros, ainda costuma-se usar calorias como unidade de energia; deste modo temos medidas de capacidade térmica e calor específico em, respectivamente, cal/ºC (calorias por grau Celsius) e cal/(ºC g) (calorias por grau Celsius por gramas).
Atualmente, o Sistema Internacional define a caloria como sendo, exatamente:
1 cal = 4,1868 J

Fórmulas

É possível calcular o calor específico de uma substância (c\,\!) a partir da capacidade térmica de um corpo composto por ela (C\,\!) e da massa desse corpo (m\,\!).
c=\frac{C}{m}\,\!
Também é possível determinar o calor específico de uma substância a partir da quantidade de calor cedida a um corpo dessa substância (Q_c\,\!), da massa desse corpo, e da variação térmica (\Delta T\,\!) que ele sofre (temperatura final - temperatura inicial).
c=\frac{Q}{m.\Delta T}\,\!
A tabela abaixo apresenta o calor específico de algumas substâncias à pressão constante de 1 atm.
Substância Calor Específico (cal/g.°C)
água 1,0
álcool 0,6
alumínio 0,22
ar 0,24
carbono 0,12
chumbo 0,031
cobre 0,094
ferro 0,11
gelo 0,5
hélio 1,25
hidrogênio 3,4
latão 0,092
madeira 0,42
mercúrio 0,033
nitrogênio 0,25
ouro 0,032
oxigênio 0,22
prata 0,056
rochas 0,21
vidro 0,16
zinco 0,093

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