Grade 11
  1. Conceitos básicos de química  1.1. Importância da Química  1.2. Natureza e escopo da química  1.3. leis da combinação química  1.3.1. Lei da conservação da massa  1.3.2. Lei das proporções definidas  1.3.3. Lei das proporções múltiplas  1.3.4. Lei dos volumes gasosos  1.3.5. Lei de Avogadro  1.4. Teoria atômica de Dalton  1.5. Conceito de mol e massa molar  1.6. Composição percentual  1.7. Fórmula empírica e molecular  1.8. Estequiometria e Cálculos Estequiométricos  1.9. Conceito de reagente limitante
  2. Estrutura do átomo  2.1. Descoberta do elétron, próton e nêutron  2.2. Modelo Atômico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. Modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecânico quântico do átomo  2.4. Dupla natureza da matéria e da radiação  2.5. Princípio da Incerteza de Heisenberg  2.6. Números quânticos  2.7. Orbitais atômicos e suas formas  2.8. Configuração eletrônica dos elementos  2.9. Princípio de Aufbau  2.10. Princípio da exclusão de Pauli  2.11. Regra da máxima multiplicidade de Hund  2.12. Hipótese de de Broglie  2.13. Efeito fotoelétrico
  3. Classificação dos elementos e periodicidade nas propriedades  3.1. Desenvolvimento histórico da tabela periódica  3.2. Lei Periódica Moderna e Tabela Periódica  3.3. Tendências periódicas em propriedades  3.3.1. Raio Atômico e Iônico  3.3.2. Entalpia de ionização  3.3.3. Entalpia de ganho de elétrons  3.3.4. Eletronegatividade  3.3.5. Valência  3.3.6. Propriedades Metálicas e Não Metálicas  3.3.7. Estados de oxidação  3.4. Propriedades Incomuns dos Primeiros Elementos
  4. Chemical Bonding and Molecular Structure  4.1. Abordagem de Kossel–Lewis para ligação química  4.2. Ligação iônica ou eletrovalente  4.3. Ligação covalente e suas características  4.4. Parâmetros de ligação  4.5. Teoria VSEPR  4.6. Teoria do enlace de valência  4.7. Hibridização e seus tipos  4.8. Teoria do orbital molecular  4.8.1. Ordem de ligação e estabilidade  4.9. Ligação de hidrogênio
  5. Estados da matéria  5.1. Forças intermoleculares  5.2. Leis dos Gases  5.2.1. Lei de Boyle  5.2.2. Lei de Charles  5.2.3. Lei de Avogadro  5.2.4. Lei de Dalton das pressões parciais  5.2.5. Lei de Graham da difusão  5.3. Equação do Gás Ideal e Aplicações  5.4. Gases reais e desvios do comportamento ideal  5.5. Teoria cinética molecular dos gases  5.6. Liquefação de gases  5.7. Propriedades dos Líquidos  5.8. Tensão superficial e viscosidade
  6. termodinâmica  6.1. Sistema e ambiente  6.2. Tipos de sistemas em termodinâmica  6.3. Tipos de procedimentos  6.4. Primeira lei da termodinâmica  6.5. Energia interna e entalpia  6.6. Capacidade calorífica e calor específico  6.7. Lei de Hess da soma constante de calor  6.8. Entalpia de dissociação de ligação  6.9. Entalpia de formação e combustão  6.10. Entalpia de solução e neutralização  6.11. Espontaneidade e a segunda lei da termodinâmica  6.12. Energia livre de Gibbs e suas aplicações
  7. Equilíbrio  7.1. O conceito de equilíbrio  7.2. Constante de equilíbrio e suas aplicações  7.3. Princípio de Le Chatelier  7.4. Equilíbrio iônico em soluções  7.5. Teoria de Ácidos e Bases  7.5.1. Conceito de Arrhenius  7.5.2. Conceito de Bronsted-Lowry  7.5.3. Conceito de Lewis  7.6. Escala de pH e pOH  7.7. Efeito do íon comum  7.8. Hidrólise de sais  7.9. Soluções tampão e seu mecanismo de ação  7.10. Equilíbrio de solubilidade de sais pouco solúveis
  8. Reações Redox  8.1. Conceitos de Oxidação e Redução  8.2. Número de oxidação e suas aplicações  8.3. Reações redox em termos de transferência de elétrons  8.4. Balanceamento de reações redox (métodos do número de oxidação e íon-elétron)  8.5. Tipos de reações redox  8.6. Células Eletroquímicas e Reações Redox
  9. Hidrogênio  9.1. Posição do Hidrogênio na Tabela Periódica  9.2. Isótopos do hidrogênio  9.3. Preparação de Hidrogênio  9.4. Propriedades do Hidrogênio  9.5. Hidratos e sua classificação  9.6. Água e água pesada  9.7. Peróxido de hidrogênio e suas propriedades  9.8. Usos do Hidrogênio e Seus Compostos
  10. Elementos do bloco s (metais alcalinos e alcalino-terrosos)  10.1. Elementos do Grupo 1 - Propriedades e Tendências  10.2. Elementos do Grupo 2 - Propriedades e Tendências  10.3. Unusual properties of lithium and beryllium  10.4. Compostos importantes de sódio e seus usos  10.5. Compostos Importantes de Magnésio e Cálcio
  11. Alguns elementos do bloco p  11.1. Introdução Geral aos Elementos do Bloco p  11.2. Elementos do Grupo 13  11.2.1. Boro e seus compostos  11.3. Grupo 14 Elementos  11.3.1. Carbono e seus alótropos  11.3.2. Compostos Importantes de Carbono e Silício
  12. Química Orgânica - Alguns Princípios e Técnicas Básicas  12.1. Classificação e Nomenclatura de Compostos Orgânicos  12.2. Representação estrutural de compostos orgânicos  12.3. Classificação das reações orgânicas  12.4. Efeitos Eletrônicos em Química Orgânica  12.4.1. Efeito indutivo  12.4.2. Efeito de ressonância  12.4.3. Hiperconjugação  12.5. Mecanismo de reação e espécies intermediárias  12.6. Purificação e análise qualitativa de compostos orgânicos
  13. Hidrocarbonetos  13.1. Hidrocarbonetos  13.1.1. Preparação e Propriedades dos Alcenos  13.2. alceno  13.2.1. Preparação e Propriedades dos Alcenos  13.2.2. Reações de adição eletrofílica  13.3. Alcinos  13.3.1. Preparação e Propriedades dos Alcinos  13.4. Aromatic hydrocarbons  13.4.1. Estrutura e propriedades do benzeno  13.4.2. Reações de substituição eletrofílica do benzeno
  14. Química Ambiental  14.1. Poluição Ambiental  14.2. Poluição atmosférica e o efeito estufa  14.3. Poluição da água e métodos de tratamento  14.4. Poluição do solo e seus efeitos  14.5. Resíduos industriais e seu tratamento  14.6. Estratégias para controle da poluição

Grade 11 → termodinâmica ↓


Capacidade calorífica e calor específico


Compreender como as substâncias absorvem e armazenam energia térmica é importante em termodinâmica, uma parte fundamental da química e da física. Dois conceitos essenciais que descrevem esses processos são capacidade calorífica e calor específico. Nesta explicação abrangente, entenderemos esses conceitos de uma forma acessível e forneceremos muitos exemplos para ilustrar suas aplicações.

O que é capacidade calorífica?

A capacidade calorífica é a quantidade de energia térmica necessária para alterar a temperatura de um objeto ou substância por uma certa quantidade. É uma propriedade extensiva, o que significa que depende da quantidade de matéria ou do tamanho do objeto. Isso significa que objetos maiores ou quantidades maiores de matéria têm maior capacidade calorífica porque existe mais espaço para aquecê-los.

A fórmula para capacidade calorífica (C) é:

C = Q / ΔT

Onde:

  • Q é o calor adicionado (em joules ou quilocalorias).
  • ΔT é a variação da temperatura (em Celsius ou Kelvin).

Por exemplo, considere aquecer uma grande panela de água no fogão. A panela tem uma alta capacidade calorífica porque é necessária uma quantidade considerável de energia para aumentar sua temperatura. Se você despejar um pouco de água da panela em uma panela menor e aquecer isso, a água na panela menor aquecerá muito mais rápido do que na panela porque tem uma capacidade calorífica menor.

O que é calor específico?

Calor específico é uma propriedade mais intrínseca, referindo-se à quantidade de calor necessária para alterar a temperatura de uma unidade de massa de uma substância por um grau Celsius (ou um Kelvin). É uma propriedade intensiva, o que significa que não depende da quantidade de substância ou do tamanho do sistema. Em comparação, o calor específico é um valor mais útil para químicos e físicos porque descreve o material em vez da quantidade do material.

A fórmula para calor específico (c) é:

c = Q / (m * ΔT)

Onde:

  • Q é a energia térmica fornecida (em joules).
  • m é a massa da substância (em quilogramas ou gramas).
  • ΔT é a variação da temperatura (em Celsius ou Kelvin).

O calor específico ajuda a comparar como diferentes substâncias reagem à mesma entrada de calor. Por exemplo, o calor específico da água é cerca de 4,18 J/g°C. Isso significa que você precisa de 4,18 J de energia para aumentar a temperatura de um grama de água por um grau Celsius. Isso é relativamente alto comparado a metais como o ferro, que têm um valor de calor específico menor.

Comparação entre capacidade calorífica e calor específico

Embora tanto a capacidade calorífica quanto o calor específico descrevam a resposta de um objeto ou substância à energia térmica, eles têm diferenças importantes devido à sua dependência da massa. A capacidade calorífica está mais preocupada com a quantidade total de calor que um sistema pode absorver, enquanto o calor específico se concentra em como um tipo específico de material se comporta ao receber calor.

Aqui está um exemplo prático para deixar isso mais claro: imagine um copo de água e uma piscina. Embora a piscina tenha uma capacidade calorífica muito maior do que o copo de água porque contém muito mais água, o calor específico da água no copo é o mesmo que o calor específico da água na piscina. Ambos requerem a mesma quantidade de energia por unidade de massa para alterar a temperatura em um grau, o que destaca como o calor específico é independente do tamanho do sistema.

Exemplos e aplicações

Exemplo 1: Cálculo do calor absorvido pela água

Suponha que você tenha uma amostra de 100 gramas de água e queira calcular o calor absorvido à medida que sua temperatura sobe de 25°C para 75°C. Dado que o calor específico da água é 4,18 joules/grama°C, você pode usar a fórmula para calor específico para encontrar a resposta:

Q = m * c * ΔT
Q = 100g * 4.18 J/g°C * (75°C - 25°C)
Q = 100g * 4.18 J/g°C * 50°C
Q = 20900 J

A água absorve 20900 joules de energia térmica.

Exemplo 2: Compreendendo diferentes materiais

Considere dois materiais diferentes: alumínio e cobre. O calor específico do alumínio é cerca de 0,897 J/g°C, e o do cobre é cerca de 0,385 J/g°C. Suponha que você tenha 150 gramas de cada, e ambos comecem na mesma temperatura inicial. Se você adicionar a mesma quantidade de energia térmica a cada um, a temperatura do cobre subirá mais porque tem um calor específico menor.

Esse princípio é o motivo pelo qual materiais como cobre e alumínio são frequentemente escolhidos para uso em utensílios de cozinha e trocadores de calor; eles aquecem rapidamente e transferem energia térmica de forma eficiente.

Exemplo visual

Exemplo 3: Curvas de aquecimento e resfriamento

Também pode ser muito ilustrativo visualizar como a temperatura das substâncias muda. Quando uma substância é aquecida ou resfriada, ela pode passar por diferentes fases, cada uma das quais tem uma capacidade calorífica diferente.

Tempo temperatura Sólido sólido + líquido líquido Líquido + Gás

Essa curva de temperatura mostra como uma substância comum pode se comportar quando o calor é aplicado. Inicialmente, quando a substância está no estado sólido, sua temperatura aumenta de forma constante. Quando o sólido derrete e muda para líquido, a temperatura torna-se constante, mesmo que o calor ainda esteja sendo adicionado. Isso ocorre porque a energia é usada para mudar de estado em vez de aumentar a temperatura. Esse processo também ocorre durante a ebulição, onde a temperatura permanece constante enquanto o líquido se transforma em gás.

O calor específico e a capacidade calorífica vão variar durante cada estágio e transição, porque cada estágio requer uma quantidade diferente de energia para alterar a temperatura ou o estado.

Outras aplicações: clima da Terra

A capacidade calorífica e o calor específico têm implicações importantes além das aplicações em escala pessoal ou laboratorial. Um exemplo importante disso é o sistema climático da Terra. Grandes massas de água, como os oceanos, têm uma alta capacidade calorífica. Eles absorvem uma quantidade substancial de energia solar sem sofrer grandes mudanças de temperatura, o que ajuda a moderar o clima e desempenha um papel importante nos padrões climáticos e meteorológicos.

Como o calor específico da água é maior do que o da terra, as áreas costeiras geralmente têm climas mais amenos do que locais interiores onde as flutuações de temperatura são maiores. No verão, os oceanos absorvem e armazenam calor, fazendo com que as temperaturas subam. No inverno, eles liberam o calor armazenado, fazendo com que as temperaturas caiam.

Conclusão

Os conceitos de capacidade calorífica e calor específico são fundamentais para compreender como as substâncias interagem com a energia térmica. Investigando essas propriedades, cientistas e engenheiros podem projetar melhores sistemas para aquecimento, resfriamento e transferência de energia. Seja em dispositivos do dia-a-dia, sistemas industriais ou fenômenos naturais, esses princípios fornecem uma base para prever e otimizar interações térmicas em nosso mundo.


Grade 11 → 6.6


U
username
0%
concluído em Grade 11

← Anterior (6.5)
Energia interna e entalpia
Próximo (6.7) →
Lei de Hess da soma constante de calor

Comentários 



Capacidade calorífica e calor específico

https://www.chemistryelite.com/g11/6.6?ceal=pt