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Medindo Calor
Vimos que calor é o fluxo de energia de um objeto para outro devido a uma diferença de
temperatura. Uma vez que calor é uma forma de energia, ele é medido em joules. Outra unidade mais
comum de calor é a caloria (a relação entre calorias e joules é 1 caloria = 4,184 joules). A caloria é definida
como a quantidade de calor requerida para alterar a temperatura de um grama de água em 1 grau Celsius.
O conteúdo energético dos alimentos e dos combustíveis é determinado através da queima dos
mesmos e da medição da energia liberada. A unidade de calor usada nos rótulos de alimentos
industrializados é realmente a quilocaloria (kcal), que equivale a 1.000 calorias (o calor requerido para
elevar a temperatura de 1 kg de água em 1°C). Para diferenciar esta unidade da caloria de menor valor, a
unidade de calor empregada em alimentos é chamada de uma Caloria (escrita com a letra maiúscula C). É
importante lembrar que a caloria e a Caloria são unidades de energia.
Responda: Uma tachinha de ferro e um grande parafuso também de ferro são retirados de um forno
quente. Eles estão vermelhos de tão quentes e se encontram à mesma temperatura. Quando forem
mergulhados em recipientes idênticos, com água nas mesmas temperaturas, qual deles elevará mais a
temperatura da água? ____________________________________________________________________
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Calor Específico
Você provavelmente já notou que certos alimentos permanecem quentes por mais tempo do que
outros. Se você pegar uma torrada de dentro da torradeira elétrica e simultaneamente derramar sopa
quente dentro de uma tigela, alguns minutos mais tarde a sopa ainda estará agradavelmente morna,
enquanto a torrada terá esfriado. Analogamente, se você esperar um pouco antes de comer um pedaço
quente de bife e uma concha de purê da batata, ambos inicialmente à mesma temperatura, você descobrirá
que a carne esfria mais rápido do que a batata.
Substâncias diferentes possuem diferentes capacidades de armazenamento de energia interna. Se
aquecermos uma panela com água no fogão, descobriremos que leva cerca de 15 minutos para que sua
temperatura se eleve da temperatura ambiente até a temperatura de ebulição. Mas se pusermos uma
massa igual de ferro (Fe) no mesmo fogo, descobriremos que ele sofrerá a mesma elevação de temperatura
em cerca de 2 minutos. Para a prata (Ag), o tempo seria inferior a um minuto. Diferentes materiais requerem
diferentes quantidades de calor para elevar a temperatura de uma determinada quantidade desse material
em um determinado número de graus.
Materiais diferentes absorvem energia de maneiras diferentes.
Um grama de água requer 1 caloria de energia para que sua temperatura se eleve em 1 grau
Celsius. Apenas cerca de um oitavo dessa energia é gasta para elevar a temperatura de um grama de ferro
na mesma quantidade de graus.
O calor específico de qualquer substância é definido como a quantidade de calor requerida para
alterar a temperatura de uma unidade de massa da substância em 1ºC.
substância calor específico (cal/goC)
água 1,0
álcool 0,6
alumínio 0,22
ar 0,24
carbono 0,12
chumbo 0,031
cobre 0,091
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

Responda: O que possui maior calor específico, a água ou a areia? ____________________________
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A água possui uma capacidade de armazenamento de energia melhor do que a grande maioria dos
materiais, mas alguns materiais incomuns são ainda melhores. Uma quantidade relativamente pequena de
água absorve uma grande quantidade de calor para haver uma elevação correspondentemente pequena de
sua temperatura. Por causa disso, a água é um agente muito útil para refrigerar sistemas encontrados em
automóveis e outras máquinas. Se um líquido de baixo calor específico fosse usado para refrigerar tais
sistemas, sua temperatura se elevaria mais, para uma mesma absorção de calor.
A água também leva muito tempo para esfriar, fato que explica por que, no passado, costumava-se
usar bolsas de água quente nas noites frias do inverno. Essa tendência da água de resistir a mudanças de
temperaturas melhora o clima em muitos lugares.
Por causa do alto calor específico da água, a temperatura da água do oceano não varia muito entre
o verão e o inverno. A água é mais fria do que o ar durante o verão, e mais quente do que ele durante o
inverno. No inverno, a água aquece o ar que se move sobre ela e com isso aquece as regiões costeiras da
América do Norte. No verão, a água resfria o ar e com isso as regiões costeiras são resfriadas. Na costa
leste, o ar se movimenta indo da costa para o oceano Atlântico. O solo, com um calor específico menor, fica
quente no verão, mas se resfria rapidamente no inverno.
Ilhas e penínsulas mais ou menos rodeadas por água não têm os mesmos extremos de temperatura
observados no interior de um continente. Quando o ar está quente nos meses de verão, a água o resfria.
Quando ele está frio nos meses de inverno, a água o aquece. A água, portanto, modera os extremos de
temperatura.
Responda: Por que um pedaço de melancia se mantém frio por períodos de tempo mais longos do que
sanduíches, depois que ambos são retirados de uma geleira de piquenique, em um dia quente? ________
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Como funcionam os rótulos de algumas garrafas de cerveja que mudam de cor quando ela está
gelada?
Esses rótulos são impressos com tintas especiais, chamadas de termocrômicas. Elas são
formuladas com cristais líquidos que mudam de cor de acordo com a variação da temperatura a que estão
submetidos. Em geral, somente uma pequena área destes rótulos é impressa com esse tipo de tinta. Em
temperatura ambiente, ela fica invisível. Mas, quando a cerveja é resfriada, a composição dos cristais
líquidos de tinta é alterada. Essa mudança em sua estrutura interna faz com que os pigmentos de tinta
sejam ativados e ela se torne mais visível. É o caso de uma das marcas do mercado em cujo rótulo aparece
a frase “Bem gelada” quando a bebida atinge os 4ºC. Detalhe: quando a cerveja retorna à temperatura
ambiente, a tinta termocrômica fica novamente invisível.
OBS.: os cristais líquidos são uma classe de moléculas que estão em um estado da matéria entre o líquido
e o sólido, conhecido como estado líquido cristalino (ou mesomórfico, do grego Mesos Morphe: entre dois
estados). Alguns cristais líquidos apresentam cores fortes que se alteram sob a ação de temperatura,
pressão, campo elétrico e magnético.
Quantidade de calor e capacidade térmica
Quantidade de Calor é uma grandeza física que determina a variação na quantidade de energia
térmica em um corpo, ou seja, determina a energia térmica que transitou para outro corpo ou que mudou de
natureza. A unidade do SI para quantidade de calor é o J (Joule), mas é comum usar cal (caloria) ou Cal
(Caloria alimentar).
A quantidade de calor pode ser chamada de Quantidade de Calor Sensível (Qs) porque caracterizase
por apresentar mudança de temperatura sem alterar o seu estado físico.
Para determinar a Qs utilizamos:
Para entendermos a capacidade térmica de um corpo podemos relembrar uma pergunta feita em
algumas aulas passadas: “O que demora mais para aquecer, 1L de água ou 2L de água na mesma fonte
calorífica? Por quê?”
Situação como esta exemplifica muito bem a capacidade térmica de um corpo. A Capacidade
térmica é a 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 capacidade térmica caracteriza o corpo, e não a substância que o constitui. A grandeza que
caracteriza uma substância é o calor específico.
A capacidade térmica de um corpo pode ser calculada a partir da sua quantidade de calor e da sua
variação de temperatura:
Pode também ser calculada a partir da sua massa e do calor específico da substância que o
constitui:
RESUMINDO:
CALOR SENSÍVEL
A quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo, ao sofrer variação de temperatura sem que haja
mudança de fase, é denominada calor sensível.
Q = m.c.t
Q = quantidade de calor (cal)
m = massa (g)
c = calor específico (cal/g. ºC)
t = variação da temperatura (º C)
CALOR LATENTE
Quando uma substância está mudando de estado, ela absorve ou perde calor sem que sua temperatura
varie. A quantidade de calor absorvida ou perdida é chamada calor latente.
Q = m.L
Q = quantidade de calor (cal)
m = massa (g)
L = calor latente da substância (cal/g)
EXERCÍCIOS
1) Em uma banheira há 1.10 4 g de água quente. É preciso reduzir em 3ºC a temperatura da água para que
se possa tomar um bom banho no verão. Para que isso aconteça, calcule quanto calor deve ser retirado da
água. R.: -3.10 4 cal

2) Se você deseja aquecer 100kg de água em 20ºC para tomar banho, quanto calor será requerido? R.:
2.10 6 cal
3) Quanto calor é requerido para elevar a temperatura de um pedaço de Cu de 10kg de 0ºC até 100ºC?
Como isso se compara com o calor necessário para elevar a temperatura de uma massa igual de água pela
mesma diferença de temperatura? R.: 9,1.10 4 cal
4) A areia do deserto é muito quente durante o dia e muito fria durante a noite. O que isso lhe diz acerca do
calor específico da areia?
5) O que aquece mais rápido quando lhe é fornecida a mesma quantidade de calor: Fe ou Ag? Por quê?
6) Uma substância que aquece rapidamente possui um “c” alto ou baixo?
7) Uma substância que esfria rapidamente possui um “c” alto ou baixo?
8) Como o calor específico da água se compara com o calor específico de outros materiais comuns?
9) A capacidade térmica de uma amostra de Ag é de 17,85cal/ºC.
a) O que significa este resultado?
b) Calcule a sua massa. R.: 319g
10) a) Quantas calorias são necessárias para aquecer 50g de água de 293K a 353K? R.: 3.10 3 cal
b) E para aquecer, em vez de água, a mesma massa de Hg? R.: 99cal
11) Calcule a variação da temperatura de uma massa de 1kg de Hg à qual foi fornecida uma energia de
660cal? R.: 20ºC
12) A capacidade térmica de 15kg de Cu é de 1365cal/ºC. Calcule o calor específico do Cu. R.:
0,091 cal/gºC
13) Qual a potência que um banho-maria deve fornecer para aumentar, em 30 minutos, a temperatura de
10kg de água de 5ºC a 30ºC? R.: 139cal/s
14) Sobre um fogareiro que aquece 100cal/s são colocados 500g de água à temperatura de 20ºC. Supondo
que todo o calor fornecido esquente a água, que temperatura ela atinge após 1 minuto? E se, em vez de
500g de água, tivéssemos 500g de Fe? R.: 32ºC; 129ºC
15) Que energia absorvem 1.10 6 kg de água enquanto sua temperatura varia de 8ºC a 18ºC? Após, dê o
resultado em J. R.: 1.10 7 cal; 4,184.10 7 J
16) Em uma chaleira há 2.10 3 g de água quente. É preciso aumentar em 10ºC a temperatura da água para
que se possa tomar um bom banho no outono. Para que isso aconteça, calcule quanto calor deve ser
adicionado à água. R.:
17) Enrole um pedaço de papel, o mais apertado que você possa, ao redor de uma barra metálica grossa e
a exponha a uma chama. Observe que o papel não pega fogo. Evite o contato direto do fogo com o metal.
Você pode explicar esse fato em termos da condutividade metálica?
18) Para aquecer 10 g de água de 10 a 25º C é necessário fornecer 150 cal. Para resfriar essa mesma
quantidade de água de 25 a 10º C deve-se retirar:
a) 120 cal b) 180 cal c) 150 cal d) não há resfriamento.
19) Por que a água é utilizada para a refrigeração dos motores de automóveis? __________________
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20) Um corpo de massa 50 gramas recebe 300 calorias e sua temperatura sobe de 10 o C até 30 o C.
Determine o calor específico da substância que o constitui.