Fundamentos de Física, Volume 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica
18-4 Absorção de Calor
Exemplo 18.02 Dilatação volumétrica de um
líquido
Em um dia de calor em Las Vegas, o motorista de uma transportadora
carregou um caminhão-tanque com 37.000 L de óleo diesel. Ele
encontrou tempo frio ao chegar a Payson, Utah, onde a temperatura
estava 23,0 K abaixo da temperatura de Las Vegas, e onde entregou
toda a carga. Quantos litros foram entregues? O coeficiente de
dilatação volumétrica do óleo diesel é 9,50 × 10–4/C°, e o coeficiente
de dilatação linear do aço de que é feito o tanque do caminhão é 11 ×
10–6/C°.
IDEIA-CHAVE
O volume do óleo diesel é diretamente proporcional à temperatura.
Como a temperatura diminuiu, o volume do combustível também
diminuiu, de acordo com a Eq. 18-10 (ΔV = VβΔT).
Cálculos: Temos
ΔV = (37 000 L)(9,50 × 10–4/C°)(–23,0 K) = –808 L.
Assim, o volume entregue foi
Note que a dilatação térmica do tanque de aço nada tem a ver com o
problema. Pergunta: Quem pagou pelo óleo diesel que “desapareceu”?
18-4 ABSORÇÃO DE CALOR
Objetivos do Aprendizado
Depois de ler este módulo, você será capaz de ...
18.11 Saber que a energia térmica está associada ao movimento aleatório de partículas microscópicas
no interior de um objeto.
18.12 Saber que o calor Q é a quantidade de energia transferida (da energia térmica ou para a energia
térmica) de um objeto em consequência da diferença de temperatura entre um objeto e o
ambiente.
18.13 Conhecer as diferentes unidades usadas para medir a energia térmica.
18.14 Saber que a unidade de energia térmica do SI é a mesma usada para medir outras formas de
energia, como a energia mecânica e a energia elétrica.
18.15 Conhecer a relação entre a variação de temperatura ΔT de um objeto, o calor transferido Q e a
capacidade térmica C do objeto.
18.16 Conhecer a relação entre a variação de temperatura ΔT de um objeto, o calor transferido Q, o
calor específico c e a massa m do objeto.
18.17 Conhecer as três fases da matéria.
18.18 No caso da transformação de fase de uma substância, conhecer a relação entre o calor
transferido Q, o calor de transformação L e a massa transformada m.
18.19 Se um calor transferido Q produz uma transformação de fase, saber que a transferência de calor
produz três efeitos distintos: (a) a variação de temperatura até a substância atingir a temperatura
da transformação de fase; (b) a transformação de fase propriamente dita; (c) a variação de
temperatura sofrida pela substância na nova fase.
Ideias-Chave
• O calor Q é a energia transferida de um sistema para o ambiente ou do ambiente para um sistema por causa de uma diferença de temperatura. O calor é medido em joules (J), calorias (cal) ou British thermal units (Btu); entre essas unidades, existem as seguintes relações:
1 cal = 3,968 × 10–3 Btu = 4,1868 J.
• Se um calor Q é absorvido por um objeto, a variação de temperatura ΔT do objeto é dada por
Q = C(T – T ), f i
em que C é a capacidade térmica do objeto, T é a temperatura final e T é a temperatura inicial. Se o f i objeto tem massa m,
Q = cm(T – T ), f i em que c é o calor específico do material de que é feito o objeto. • O calor específico molar de uma substância é a capacidade térmica por mol, ou seja, a capacidade térmica de 6,02 × 10 23 unidades elementares da substância. • O calor absorvido por um material pode produzir uma mudança de fase do material, da fase sólida para a fase líquida, por exemplo. A energia por unidade de massa necessária para mudar a fase (mas não a temperatura) de um material é chamada de calor de transformação (L). Assim,