Dois objetos, A e B, são colocados em água fervente e deixados chegar à temperatura da água. Cada um é retirado e colocado em béqueres contendo 1000 g de água a . O objeto A aumenta a temperatura da água em ; o B aumenta a temperatura da água em .
a) Qual objeto tem a maior capacidade calorífica?
b) O que você pode dizer sobre os calores específicos de A e B?
Passo 1
a) Temos duas maneiras de responder essa questão, uma pensando no conceito de capacidade calorífica e outra usando as fórmulas!
- A capacidade calorífica mede quanto de calor eu preciso dar para um corpo para sua temperatura aumentar. Isso é, quanto maior a capacidade calorífica de uma substância, mais calor eu preciso ceder para que sua temperatura varie...
Agora vamos ver uma coisa. Quando colocamos os objetos A e B nos béqueres (com a mesma quantidade de água nos dois), o objeto A aumentou mais a temperatura da água (3,5 °C contra 2,6 °C). O que isso significa? Significa que ele liberou mais calor no meio!
Se ele liberou mais calor, podemos dizer que o objeto A tinha mais energia térmica que o objeto B.
Mas eles estavam, inicialmente, os dois na mesma temperatura (100°C, a da água fervente).
Se o objeto A estava na mesma temperatura que o objeto B mas tinha mais energia térmica, quer dizer que ele teve que absorver mais energia térmica pra chegar na temperatura de 100°C. Ou seja, ele tem maior capacidade calorífica.
Passo 2
Agora vamos resolver essa item a aí matematicamente.
A transferência de calor pode ser medida assim:
Igual a capacidade calorífica vezes o delt de temperatura.
E a gente pode abrir essa fórmula em:
Onde a gente troca a capacidade calorífica por massa vezes calor específico.
Sabendo que o calor específico da água é:
Vamos ver a quantidade de calor transferida do corpo A para a água:
Fazendo o mesmo para o béquer que recebeu B:
Mas a quantidade de calor que a água recebe do objeto A é igual a que A cede para a água. Então podemos escrever:
Fazendo o mesmo para B:
Note que a temperatura inicial dos dois objetos era 100°C porque estavam na água fervente. E, considerando que os corpos tinham atingido o equilíbrio térmico, no final eles estavam com a mesma temperatura da água nos seus respectivos béqueres. Logo:
Passo 3
b) O calor específico de uma substância pode ser calculado por:
Então, enquanto é uma característica do objeto, é uma característica da substância, dado em , ou equivalente. Ele indica o quanto precisamos dar a um grama de determinada substância para variar a temperatura dela em 1 °C.
Como não temos nenhuma informação sobre as massas de A e B, não podemos falar nada sobre suas capacidades caloríficas.
Pode ser, por exemplo, que os dois objetos sejam da mesma substância, logo, tenham mesmo . Mas se a massa de A for maior, ele vai precisar de mais energia pra ser aquecido e sua será maior. Ou A tem maior e os dois tem a mesma massa. Ou A tem menor, mas tá com a massa muito maior do que a de B... Enfim, não tem como saber.
Resposta
a) A tem a maior capacidade calorífica.
b) Nada pode ser afirmado sobre os calores específicos.