Calor sensível

Calor sensível, também chamado de calor específico sensível, é uma grandeza física que está relacionada com a variação da temperatura dos corpos. Nesse processo não há mudança na estrutura física dos corpos, apenas na temperatura.

Um clássico exemplo dessa situação é quando um pedaço de metal é colocado próximo ao fogo. Ele fica aquecido, mas o seu estado sólido é mantido.  Nesse caso, o calor se propagou por condução térmica.

Em síntese, a condução térmica ou difusão térmica é um processo em que acontece a propagação do calor através do contato entre moléculas de duas ou mais substâncias com temperaturas diferentes.

Já quando falamos de calor latente, estamos nos referindo à quantidade de calor recebida ou dada por um corpo enquanto seu estado físico sofre modificação. Contudo, nessa transformação a temperatura é mantida.

Situações em que há transferência de calor latente são mais comuns do que se pensa. Entre os exemplos, podemos mencionar o derretimento de um cubo de gelo ou a evaporação da água. Nos dois casos, a temperatura permanece a mesma.

Fórmula do calor sensível

Para realizar o cálculo do calor sensível, a seguinte fórmula é utilizada:

Q = m.c.Δθ

Onde,

• Q: quantidade de calor sensível (cal ou J)
• m: massa do corpo (g ou Kg)
• c: calor específico (cal/g°C ou J/Kg.°C)
• Δθ ou ΔT: variação de temperatura (°C ou K)

A partir da fórmula, podemos notar que a variação de temperatura sofrida por um corpo é diretamente proporcional à quantidade de calor que lhe é ofertada, assim como é inversamente proporcional à sua massa e ao seu calor específico.

Em relação ao calor específico, essa grandeza mede a quantidade de calor necessária para alterar a temperatura para cada unidade de massa de uma dada substância, sem que tenha qualquer mudanças de estado físico.

Observações:

1. O calor específico é uma grandeza que estipula a quantidade de calor necessária para que 1 g do elemento aumente a sua temperatura em 1 °C;
2. As variações de temperatura podem ser expressas em °C e em K, pois essas duas escalas possuem 100 intervalos, portanto, apresentam as mesmas variações.

Aplicação

Para fixar a fórmula do calor sensível, confira abaixo a resolução de três exemplos:

Exemplo 1 – Dado um recipiente com 2l de água, a uma temperatura de 25º C a 100º C e em condições normais de pressão. Qual a quantidade de calor necessário para aquecer o líquido?

Para resolver esse problema, é importante saber que: a densidade da água é de 1Kg/l; o calor especifico da água é de 1 cal/g°C ou 4200 J/kg.K e 1 cal equivale a 4,2 J. Agora podemos aplicar a fórmula:

Q = m.c.Δθ

Q = 2000. 1. (100 – 25)

Q = 150.000 cal ou 150 Kcal

Exemplo 2 – Qual a quantidade de calor sensível necessária para aquecer uma amostra de 4 kg de determinada substância, a uma temperatura de 40 °C para 50 °C, com calor específico de 0,5 cal/g°C?

Nesse problema temos os seguintes dados: massa da substância = 4 kg = 4000 g; calor específico de 0,5 cal/g°C e variação de temperatura de 10º (50º -40º = 10º). Com a aplicação da fórmula:

Q = m.c.Δθ

Q = 4000. 0,5. 10

Q = 20.000 cal ou 20 kcal

Calor sensível e capacidade térmica

Na calorimetria – ramo da física que estuda a troca de calor entre os corpos-, existe também uma grandeza que relaciona-se com o calor sensível: a capacidade térmica, que é inerente à substância da qual o corpo é constituído.

A capacidade térmica é o resultado da razão entre a quantidade de calor recebida por um corpo e a variação de temperatura. A expressão utilizada para calcular a capacidade térmica é:

C =  Q/ΔT

Onde,

• C: capacidade térmica (cal/°C);
• Q: quantidade de calor (cal);
• ΔT: variação de temperatura (°C ou K).

Essa grandeza ainda pode ser encontrada através do produto da massa do corpo pelo calor específico:

C = Q/ΔT –> C = m .c. ΔT/ ΔT –> C = m. c

Onde,

• C: capacidade térmica (cal/°C);
• m: massa do corpo
• c: calor específico