Na linguagem cotidiana, as pessoas usam os termos calor e temperatura de forma intercambiável. No campo da termodinâmica e da física, os dois termos têm significados muito diferentes. Se você está tentando calcular quanto calor é absorvido por algo quando aumenta a temperatura, é preciso entender a diferença entre os dois e como calcular um do outro. Você pode fazer isso facilmente: basta multiplicar a capacidade de calor da substância que está aquecendo pela massa da substância e a mudança de temperatura para encontrar o calor absorvido.

TL; DR (Too Long; Didn ' t Read)

Calcule a absorção de calor usando a fórmula:

Q

= mc
T

P

significa o calor absorvido, m
é a massa da substância que absorve calor, c
é a capacidade específica de calor e ∆ T

é a mudança de temperatura.

A Primeira Lei da Termodinâmica e do Calor

A primeira lei da termodinâmica afirma que a mudança na energia interna de uma substância é a soma do calor transferido para ela e o trabalho realizado nela (ou o calor transferido para ela menos o trabalho realizado por isso). "Trabalho" é apenas uma palavra que os físicos usam para transferência física de energia. Por exemplo, mexendo uma xícara de café funciona no líquido dentro dela, e você trabalha em um objeto quando você o pega ou joga.

O calor é outra forma de transferência de energia, mas é uma que ocorre quando dois objetos estão em temperaturas diferentes entre si. Se você colocar água fria em uma panela e ligar o fogão, as chamas esquentam a panela e a panela quente aquece a água. Isso aumenta a temperatura da água e lhe dá energia. A segunda lei da termodinâmica determina que o calor flua apenas de objetos mais quentes para mais frios, e não o contrário.

Capacidade específica de calor explicada

A chave para resolver o problema do cálculo da absorção de calor é o conceito de capacidade térmica específica. Substâncias diferentes precisam de quantidades diferentes de energia para serem transferidas para elevar a temperatura, e a capacidade específica de calor da substância informa o quanto isso é. Esta é uma quantidade dada o símbolo c
e medida em joules /kg grau Celsius. Em suma, a capacidade de calor indica quanta energia térmica (em joules) é necessária para elevar a temperatura de 1 kg de um material em 1 grau C. A capacidade específica de calor da água é de 4.181 J /kg C, e o específico a capacidade de aquecimento do chumbo é de 128 J /kg grau C. Isso informa rapidamente que é preciso menos energia para aumentar a temperatura do chumbo do que a água.

Calculando a absorção de calor

Você pode usar as informações nas duas últimas seções, juntamente com uma fórmula simples para calcular a absorção de calor em uma situação específica. Tudo o que você precisa saber é a substância sendo aquecida, a mudança de temperatura e a massa da substância. A equação é:

Q

= mc
T <
>

> Aqui, Q significa calor (o que você quer saber), m significa massa, c significa a capacidade específica de calor e T

é a mudança de temperatura. Você pode encontrar a mudança na temperatura subtraindo a temperatura inicial da temperatura final.

Como exemplo, imagine aumentar a temperatura de 2 kg de água de 10 ° C para 50 ° C. A mudança de temperatura é ∆ T

= (50 - 10) graus C = 40 graus C. A partir da última seção, a capacidade específica de calor da água é 4.181 J /kg grau C, então a equação dá :

Q

= 2 kg × 4181 J /kg grau C × 40 graus C

= 334,480 J = 334,5 kJ < Portanto, são necessários cerca de 334,5 mil joules (kJ) de calor para elevar a temperatura de 2 kg de água em 40 graus C.

Dicas sobre unidades alternativas

Às vezes, são fornecidas capacidades específicas de calor em diferentes unidades. Por exemplo, pode ser citado em joules /grama graus C, calorias /grama graus C ou joules /mol graus C. Uma caloria é uma unidade alternativa de energia (1 caloria = 4.184 joules), gramas são 1/1000 de um quilograma e uma toupeira (encurtada para mol) é uma unidade usada em química. Contanto que você use unidades consistentes, a fórmula acima será válida.

Por exemplo, se o calor específico for dado em joules /grama C, cite a massa da substância em gramas também ou, como alternativa, converta a capacidade térmica específica em quilogramas, multiplicando-a por 1.000. Se a capacidade de calor é dada em joules /mol grau C, é mais fácil citar a massa da substância em moles também. Se a capacidade de calor for dada em calorias /kg C, seu resultado será em calorias ao invés de joules, que você poderá converter depois se precisar da resposta em joules.

Se você encontrar Kelvin como unidade de temperatura (símbolo K), para mudanças de temperatura, isso é exatamente o mesmo que Celsius, então você realmente não precisa fazer nada.