Trocas de Calor
Trocas de Calor
O calor está presente no nosso dia a dia, em situações como cozinhar, tomar banho ou sentir a mudança de temperatura ao sair de um ambiente com ar-condicionado. Na Física, estudamos o calor como uma forma de energia térmica em movimento, ou seja, quando há troca de calor entre corpos com diferentes temperaturas.
O que é Calor?
Calor é a energia térmica em trânsito, que passa de um corpo mais quente para outro mais frio, até que ambos atinjam o equilíbrio térmico (mesma temperatura). O calor sempre flui do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.
Unidade no Sistema Internacional (SI): joule (J)
Outra unidade comum: caloria (cal)
Relação entre elas: 1 cal = 4,18 J
Formas de Transferência de Calor
Existem três formas principais de troca de calor:
1. Condução
Ocorre principalmente em sólidos. O calor passa de partícula para partícula sem que o material se mova. Exemplo: uma colher metálica esquentando ao ser deixada numa panela quente.
2. Convecção
Presente em líquidos e gases. O calor é transferido pelo movimento das partículas do fluido. Exemplo: a água quente subindo em uma panela ou o ar quente circulando em um ambiente.
3. Irradiação (ou radiação)
Não precisa de um meio material. O calor é transferido por ondas eletromagnéticas. Exemplo: o calor do Sol chegando à Terra.
Capacidade Térmica e Calor Específico
- Capacidade térmica (C): quantidade de calor necessária para variar a temperatura de um corpo em 1°C.
Fórmula: C = Q/ΔT - Calor específico (c): quantidade de calor para variar a temperatura de 1g de uma substância em 1°C.
Fórmula: Q = m · c · ΔT
Onde:
- Q: quantidade de calor (em J ou cal)
- m: massa (em g ou kg)
- c: calor específico da substância
- ΔT: variação de temperatura (T final – T inicial)
Calor Latente
Durante as mudanças de estado físico (fusão, vaporização, etc.), a temperatura não muda, mas há troca de calor. Esse calor é chamado de calor latente (L).
Fórmula: Q = m · L
- Q: quantidade de calor (em J ou cal)
- m: massa (em g ou kg)
- L: calor latente da substância
Importante: esse calor provoca mudança de estado, não de temperatura.
Exemplos:
- Fusão: gelo derretendo em água
- Vaporização: água fervendo
- Solidificação: água virando gelo
Equilíbrio Térmico
Quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato, ocorre troca de calor até que suas temperaturas se igualem. Esse ponto é chamado de equilíbrio térmico.
Princípio da conservação da energia: o calor perdido por um corpo é igual ao calor ganho por outro.
Fórmula: Qperdido + Qganho = 0
Resumo Rápido
| Tipo de Troca | Descrição | Exemplo |
|---|---|---|
| Condução | Transferência de calor sem movimento de matéria | Colher de metal esquentando |
| Convecção | Transferência com movimento do fluido | Água fervendo |
| Irradiação | Transferência por ondas eletromagnéticas | Calor do Sol |
Dicas para o ENEM
- Entenda a diferença entre calor sensível (muda a temperatura) e calor latente (muda o estado físico).
- Saiba interpretar gráficos de mudança de estado físico.
- Lembre-se das fórmulas e o que cada variável representa.
- Questões do ENEM costumam trazer situações do cotidiano, como o uso de termômetros, geladeiras, isolamento térmico, etc.
Conclusão: Estudar as trocas de calor é fundamental para entender como a energia térmica influencia fenômenos físicos ao nosso redor. Compreender os conceitos de condução, convecção e irradiação ajuda não só nas provas, mas também a interpretar situações práticas do dia a dia, como o funcionamento de aparelhos domésticos ou as mudanças climáticas.
