Resumo II - Calor

Cap. 13 - Primeira Lei da Termodinâmica
Calor como forma de energia

Calor é uma forma de energia que se manifesta dentro de um sistema ou um corpo, dando uma movimentação extra aos átomos e às moléculas que o constituem. Num gás ou num líquido, o calor adicional faz com que as moléculas se movimentem mais rapidamente; num sólido, onde os átomos circulam em volta de pontos fixos no espaço, o calor extra aumenta a amplitude dessas vibrações. O calor pode ser gerado de várias maneiras: pode ser produzido em reações químicas, como, por exemplo, quando um combustível reage com o oxigênio no ar, e por atrito.

A passagem de uma corrente elétrica gera calor porque os elétrons que levam a corrente colidem com as imperfeições no condutor e a cada colisão é gerado calor. A energia levada por ondas eletromagnéticas, como radiação infravermelha, é transformada em calor quando é absorvida: assim os raios do Sol aquecem a Terra. A energia cinética das partículas emitidas por substâncias radioativas pode ser transformada em calor quando sua velocidade é diminuída; esse é o processo utilizado nas usinas nucleares. O calor pode ser transferido de ponto de alta temperatura para um de baixa temperatura por condução, convecção ou radiação. Pode transformar um sólido em líquido e evaporá-lo. Geralmente causa uma expansão da matéria.           

Transferência de calor ( funcionamento de uma geladeira )
Em uma geladeira observa-se a formação de correntes de convecção. Na parte superior, as camadas de ar, em contado com o congelador, cedem calor a ele por condução. Por causa disto, o ar desta região torna-se mais denso e dirige-se para a parte inferior da geladeira, enquanto as camadas de ar desta parte se desloca para cima. Esta circulação de ar, causada pela convecção, faz com que a temperatura seja aproximadamente , a mesma em todos os pontos do interior da geladeira.

Capacidade térmica
Fornecendo uma mesma quantidade de calor a corpos diferentes, eles, em geral, apresentam variações diferentes em suas temperaturas. Para caracterizar este comportamento dos corpos, define-se uma grandeza, denominada capacidade térmica, do seguinte modo:   
se um corpo recebe uma quantidade de calor Q e sua temperatura varia de t, a capacidade térmica deste corpo é dada por
Quanto maior for a capacidade térmica de um corpo, maior será a quantidade de calor que devemos fornecer a ele para provocar uma determinada elevação em sua temperatura e, do mesmo modo, maior será a quantidade de calor que ele cede quando sua temperatura sofre determinada redução.

O calor é uma forma de energia e pode, portanto, ser expresso em Joules, poderemos usar, também, como unidade de capacidade térmica, 1 J/ºC.
Calor específico ( capacidade calorífica )
É a quantidade de energia calorífica necessária para aumentara a temperatura de um corpo em 1ºC. Depende do material de que o corpo é composto e de sua massa. A capacidade calorífica por unidade de massa ( 1 Kg ), o calor específico, é tabulada para a maioria dos materiais e a capacidade calorífica de qualquer corpo pode ser calculada multiplicando-se o valor do calor específico pela massa do corpo.