Capacidade térmica

Uma certa quantidade de calor pode variar a temperatura dos corpos. Tal variação pode ser pequena ou grande, pois cada corpo possui uma capacidade térmica, ainda que colocados sobre o mesmo fogo.

Por experiência sabemos que 100g de água aquece mais do que 500g de água, ambas colocadas em uma mesma boca de um fogão. Além disso, 1kg de ferro aquece bem mais do que 1kg de água, ambos também colocados sobre o mesmo fogo. Isso ocorre graças a capacidade térmica de cada corpo. Vamos, então, explicar o que ela é, como se calcula, a diferença entre calor específico e capacidade térmica, a relação entre equilíbrio térmico e a capacidade térmica.

O que é a capacidade térmica?

A capacidade térmica de um corpo pode ser definida como sendo a relação entre a quantidade de calor trocada (recebida ou cedida) e a variação de temperatura de um corpo. Em outras palavras, esta capacidade de um corpo é a quantidade de calor trocada para que ocorra a variação de 1°C. Dessa forma, podemos representá-la de uma maneira matemática a seguir.

Como calcular a capacidade térmica

Como a capacidade térmica é a relação entre a quantidade de calor, tanto recebida quanto cedida, e a variação da temperatura de um corpo, podemos calcular ela da seguinte maneira:

(Imagem: Reprodução)

Em que,

  • C: capacidade térmica (cal/°C);
  • Q: quantidade de calor (cal);
  • ∆T: variação de temperatura (°C).

Podemos agora fazer uma breve diferenciação entre a capacidade térmica e o calor específico de um corpo.

Calor específico e capacidade térmica

Assim como a capacidade térmica, o calor específico também está relacionado com a variação da temperatura. Entretanto, existe uma pequena diferença. Enquanto a capacidade térmica é uma propriedade do corpo, o calor específico é uma propriedade da substância que constitui o corpo.

Capacidade térmica e equilíbrio térmico

Dois corpos são considerados termicamente equivalentes quando, ao trocar a mesma quantidade de calor, sofrem a mesma variação de temperatura. Em outras palavras, isso implica que corpos que são termicamente equivalentes possuem a mesma capacidade térmica.

Exemplos

Um exemplo do nosso cotidiano são as fagulhas geradas por atrito quando um esmeril corta uma chapa de aço. Ao entrar em contato com nosso corpo estas fagulhas não causam queimaduras. Devido ao fato de que as fagulhas não possuem uma massa muito pequena, sua capacidade térmica é insignificante.

O cozimento de alimentos está diretamente ligado a capacidade térmica. Por exemplo, para se cozinhar macarrão, devemos manter a temperatura da água próxima a 100°C e utilizar uma panela com uma grande capacidade térmica (pesada e de ferro) a fim de que, ao colocarmos o macarrão, sua temperatura não varie muito para um ótimo cozimento.

Vídeos sobre capacidade térmica

Agora que já vimos um pouco sobre a teoria, vamos abordar alguns vídeos para que você possa se aprofundar mais no assunto.

Um pouco mais de teoria

Aqui, você pode adquirir um pouco mais de conhecimento sobre a teoria de capacidade térmica

Um breve resumo

Com um breve exemplo, este vídeo nos apresenta um resumo sobre a capacidade térmica e seus conceitos.

Exercícios resolvidos

Para que você entenda como aplicar a fórmula da capacidade térmica, apresentamos aqui uma videoaula com alguns exercícios resolvidos.

A capacidade térmica está relacionada com muitas coisas do nosso dia a dia. Além disso, é importante revisar e se aprofundar alguns conteúdos sobre calorimetria presentes aqui no site.

Referências

As faces da física – Wilson Carron e Osvaldo Guimarães;
Física para o ensino médio, volume 2 – Kazuhito Yamamoto e Luiz Felipe Fuke.

Guilherme Santana da Silva
Por Guilherme Santana da Silva

Graduado no curso de Física pela Universidade Estadual de Maringá. Professor assistente em um colégio de ensino médio e preparatório para os vestibulares. Nas horas vagas se dedica à vida religiosa, praticar mountain bike, tocar bateria, dar atenção à família e cuidar de suas duas gatinhas Penélope e Mel.

Exercícios resolvidos

1. [UEA]

Define-se a capacidade térmica de um corpo (C) como a razão entre a quantidade de calor que ele recebe (Q) e a correspondente variação de temperatura ocorrida (ΔT):

Se um corpo de capacidade térmica igual a 25 cal/ºC recebe calor de uma fonte durante 20 minutos com taxa constante de 50 cal/min, ele sofre uma variação de temperatura, em ºC, igual a

a) 10,0.

b) 40,0.

c) 50,0.

d) 62,5.

e) 84,5.

Sabendo que a taxa de recebimento de energia é de 50 cal/min, depois de 20 min, o corpo terá recebido 1000 cal de calor. A partir da capacidade térmica do corpo e da quantidade de calor recebida, pode-se determinar a variação de temperatura sofrida pelo corpo. Assim, temos que

C = 25 cal/°C
Q = 1000 cal

Substituindo esses valores na fórmula da capacidade térmica, obtemos

25 = 1000/ΔT
ΔT = 1000/25
ΔT = 40°C

RESPOSTA: b)

2.

Leia as afirmações a respeito da capacidade térmica de um corpo e dê como resposta a soma dos valores das afirmações corretas.

01) A capacidade térmica é determinada pela razão entre a variação de temperatura de um corpo e a quantidade de calor recebida.

02) A capacidade térmica pode ser determinada pelo produto da massa pelo calor específico do corpo.

04) A unidade de medida da capacidade térmica, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, é cal/ºC.

08) Se a capacidade térmica de um corpo for de 30 cal/ºC e sua massa corresponder a 2 kg, o calor específico desse material será de 0,015 cal/g°C.

16) A capacidade térmica é inversamente proporcional à massa da substância.

01) Falsa. A capacidade térmica é determinada pela razão entre a quantidade de calor recebida por um corpo e a variação da temperatura.

02) Verdadeira.

04) Verdadeira.

08) Verdadeira.

16) Falsa. A capacidade térmica é diretamente proporcional à massa da substância.

SOMA: 02+04+08 = 14

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