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Física

Calor específico e calor latente

Leonardo Rafael Pires
Publicado por Leonardo Rafael Pires
Última atualização: 10/5/2019

Introdução

Quando avaliamos o processo de aquecimento ou resfriamento de uma substância pura em um laboratório, podemos construir um gráfico do comportamento da temperatura ao longo do tempo.

O gráfico é apresentado na figura a seguir para uma substância hipotética, onde \(T_{F}\)  e \(T_{E}\) representam a temperatura de fusão e a temperatura de evaporação, respectivamente.


Verificamos, pelo gráfico, que a situação de variação de temperatura e de mudança de fase é muito bem definida: quando ocorre a mudança de fase a temperatura é mantida constante até a completa transformação de fase. Deste modo, é intuitivo imaginar um modelo físico em que o comportamento do fluxo de calor é muito bem definido para a variação de temperatura e para sua mudança de fase. As grandezas físicas que representam cada um desses comportamentos são chamadas, respectivamente, de calor específico calor latente.

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Calor Específico

Quando uma substância é exposta a uma fonte de calor e sua única manifestação é a variação de sua temperatura, a grandeza física calor específico representa a quantidade de calor que essa substância precisa receber por unidade de massa para variar uma unidade de temperatura.

O calor específico \(c_{e}\)  tem unidades \(J/g.^\circ C\).

Portanto, o calor total que é transferido para o sistema é dado por:

$$Q = m.c_{e}.\Delta T$$

Uma vez que:

  • Q é a quantidade de calor recebida ou transferida pela substância.
  • m é a quantidade de massa em gramas.
  • \Delta T é a variação de temperatura da substância.

É mais comum encontrar o calor específico nas unidades de \(cal/g.^\circ C\)

Mas basta lembrar que \(1 \, cal = 4,2 \, J\) para fazer a conversão de unidades.

A quantidade de calor \(Q\) responsável pela variação de temperatura é chamada de calor sensível.

Na tabela abaixo, é possível encontrar alguns valores para o calor específico de algumas substâncias.


Alguns fatores podem influenciar no valor do calor específico, são eles:

  • Quanto maior a força de ligação entre as moléculas, mais difícil é de se atingir transformações no material, logo, substâncias com maiores forças intermoleculares apresentam maiores calores específicos.
  • Impurezas no material alteram o valor do calor específico. Por isso, para fazer alguma análise das trocas de calor é preciso levar em consideração todos os elementos presentes.

Calor Latente

Quando a substância é sujeita a uma transformação de fase, a temperatura se mantém constante, assim, a única manifestação das trocas de calor é a mudança de estado. Portanto, o calor latente representa a quantidade de calor para haver mudança de fase de uma unidade de massa da substância.

Logo, a quantidade total de calor pode ser escrita como:

$$Q = m.L$$

  • Q é a quantidade de calor recebida ou fornecida.
  • m é a quantidade de massa em gramas.
  • L é o calor latente para determinada mudança de estado.

É importante observar que, para cada mudança de fase, o valor da grandeza L vai ser diferente. Por isso, L é comumente identificado como calor latente de fusão, ou calor latente de sublimação, calor latente de evaporação etc.

A unidade mais usada para L é cal/g. Abaixo, são apresentados alguns valores para o calor latente de fusão, de vaporização e seu ponto de fusão e de ebulição.

Capacidade Térmica

Uma outra grandeza comumente utilizada para definir a variação de temperatura de um corpo quando este é submetido a uma fonte de calor é a capacidade térmica, que é definida como a quantidade de calor que uma substância precisa para variar uma unidade de temperatura, logo:

$$Q = C.\Delta T$$

Mas, utilizando calor específico, temos que: 

\(Q = m.c_{e}.\Delta T \Rightarrow  C = m.c_{e}\)

Portanto, a capacidade térmica pode ser entendida como uma grandeza derivada do calor específico

Fórmulas

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Exercícios

Exercício 1
(ENEM/2016)

Num experimento, um professor deixa duas bandejas de mesma massa, uma de plástico e outra de alumínio, sobre a mesa do laboratório. Após algumas horas, ele pede aos alunos que avaliem a temperatura das duas bandejas, usando para isso o tato. Seus alunos afirmam, categoricamente, que a bandeja de alumínio encontra-se numa temperatura mais baixa. Intrigado, ele propõe uma segunda atividade, em que coloca um cubo de gelo sobre cada uma das bandejas, que estão em equilíbrio térmico com o ambiente, e os questiona em qual delas a taxa de derretimento do gelo será maior.

O aluno que responder corretamente ao questionamento do professor dirá que o derretimento ocorrerá

Ilustração: Rapaz corpulento de camiseta, short e tênis acenando

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