O que faz e quando usar
Calor é energia transferida por diferença de temperatura. Quando uma amostra aquece sem mudar de fase, parte dessa energia aparece como aumento de temperatura. A energia necessária depende de quanta matéria há e de quanto seu material exige para aquecer: massas e substâncias diferentes respondem de modo diferente ao mesmo fornecimento de energia.
Fórmula utilizada
No modelo de calor sensível, q = mcΔT = mc(Tf−Ti). m é massa; c é calor específico, energia por massa e por intervalo de temperatura; Ti e Tf são as temperaturas inicial e final. Com m em g, c em J/(g·°C) e ΔT em °C, as unidades de massa e temperatura se cancelam, restando J.
Aplicação prática e conferência
Se 1 g precisa de c joules para aumentar 1 °C, 100 g precisam de 100c joules para a mesma mudança; para dez graus, multiplica-se novamente por dez. Esse encadeamento produz mcΔT. Calor específico c é energia por massa e por grau. Capacidade térmica da amostra inteira é mc, em J/°C: não são o mesmo número ou a mesma unidade. Uma variação de 10 °C tem o mesmo tamanho que uma variação de 10 K porque o deslocamento entre zeros se cancela na diferença. Isso não torna a leitura de 10 °C igual a 10 K. A fórmula usa diferença de temperatura e não inclui mudança de fase.
Exemplo resolvido
Dados: 100 g de material, c = 4,18 J/(g·°C), Ti = 20 °C e Tf = 30 °C. ΔT = 30−20 = 10 °C; q = 100×4,18×10 = 4.180 J = 4,18 kJ. Invertendo as temperaturas, ΔT = −10 °C e q = −4.180 J: o sinal passa a indicar energia liberada pela amostra no resfriamento.
Leitura do resultado e erros comuns
O resultado descreve o calor sensível da amostra, sem garantir a energia consumida por um aquecedor real. Recipiente e ambiente também podem absorver energia. Em fusão ou ebulição, pode haver transferência de energia sem a variação de temperatura prevista por essa conta; é necessário incluir calor latente e, em intervalos maiores, possível variação de c.
Unidades e limitações
Massa em g ou kg; calor específico em J/(g·°C), J/(kg·K) ou cal/(g·°C); temperaturas em °C; saída em J, kJ, cal ou kcal. Assume calor específico constante. Não inclui calor latente, capacidade térmica do recipiente ou perdas para o ambiente.