Definição de calor; Equivalente mecânico do calor; Equação do calor
1. Definição de calor
Se objetos com temperaturas diferentes entrarem em contato, haverá transferência de calor dos objetos de temperatura mais alta para os de temperatura mais baixa. A transferência de calor cessa quando os objetos em contato atingem a mesma temperatura. Por exemplo, se misturarmos água quente com água fria, o calor geralmente se move da água quente para a água fria. Quando colocamos um ferro quente em água fria, o calor se move do ferro para a água. O fluxo de calor cessa quando o ferro e a água atingem a mesma temperatura. Quando uma enfermeira coloca um termômetro em seu corpo, o calor se move do ferro para a água.
Seu corpo se move em direção ao termômetro. A transferência de calor cessa quando seu corpo e o termômetro atingem a mesma temperatura. Se o termômetro utilizado for de mercúrio, quando seu corpo e o termômetro atingem a mesma temperatura, a superfície do mercúrio para de se mover. O número exibido na superfície do mercúrio representa sua temperatura corporal naquele momento.
Naturalmente, o calor se move automaticamente de objetos de alta temperatura para
Objetos de baixa temperatura. A transferência de calor tende a igualar a temperatura de objetos que se tocam. No século XVIII, físicos suspeitavam que o fluxo de calor era o movimento de um fluido, um tipo de fluido invisível (fluido é uma substância que pode fluir. Fluido inclui materiais líquidos e gasosos. A água (líquida) é um fluido porque pode fluir. O ar também é um fluido porque pode fluir). Esse fluido era chamado de calor. A teoria do calor não é mais usada porque, com base nos resultados dos experimentos, a existência do calor não pôde ser comprovada. No século XIX, um físico inglês chamado James Prescott Joule (1818-1889) aprendeu a aquecer água em um recipiente usando uma roda de agitação.
Com base nos resultados do experimento, Joule fez uma comparação com água aquecida pelo fogo. Quando uma chama entra em contato com um recipiente contendo água, o calor se move do fogo (alta temperatura) para a água (baixa temperatura). Após comparar o aumento da temperatura da água devido ao contato com o fogo e o aumento da temperatura da água devido ao trabalho realizado pelo agitador, Joule concluiu que o calor é a energia que se move de um objeto de alta temperatura para um objeto de baixa temperatura. O calor não é energia (o calor não é um tipo específico de energia, como energia cinética, energia potencial, energia química, etc.). O calor é a energia que se move devido às diferenças de temperatura. Portanto, quando o calor flui de objetos de alta temperatura para objetos de baixa temperatura, a energia se move de objetos de alta temperatura para objetos de baixa temperatura. A transferência de energia cessa quando os objetos em contato atingem a mesma temperatura.
2. Unidade de calor e o equivalente mecânico do calor
Unidades de calor são calorias (abreviadas como cal). Calorias representam a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama de água em 1 °C.o (precisamente, a partir de 14.5) oC a 15.5 oC) A quantidade de calor necessária varia de acordo com a temperatura da água. Para a mesma quantidade de calor, um aumento de 1 °C na temperatura da água resulta em uma redução de 1 °C.o ocorre apenas entre temperaturas de 14.5 oC a 15.5 oC. As unidades de calor são frequentemente usadas, especialmente para indicar o valor energético dos alimentos, em quilocalorias (kcal). 1 kcal = 1000 calorias. Outros nomes para 1 kcal = 1 Caloria (letra K maiúscula). A unidade de calor para o sistema britânico é o BTU (Unidade Térmica Britânica). 1 BTU = a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 libra (0.45 kg) de água em 1 °F (exatamente de 63 oF a 64 oF).
O calor está relacionado à energia, portanto precisamos conhecer a relação entre unidades de calor e unidades de energia. Com base em experimentos conduzidos por Joule e outros cientistas, sabe-se que um trabalho de 4.186 joules é equivalente a 1 caloria de calor.
1 caloria = 4.186 joules
1 kcal = 1000 calorias = 4186 Joules
1 Btu = 778 pés (0.24 km). lb = 252 calorias = 1055 Joules
(1 caloria = 4.186 joules e 1 kcal = 4186, denominado equivalente mecânico de calor)
3. A equação do calor
Se objetos com diferenças de temperatura se tocarem, naturalmente o calor se moverá dos objetos de alta temperatura para os de baixa temperatura. A transferência de calor cessa quando ambos os objetos atingem o equilíbrio térmico. A transferência de calor causa mudanças na temperatura dos objetos que se tocam. Com base nessa breve explicação, você pode concluir que o calor (Q) tem uma relação com o objeto e com as mudanças de temperatura (ΔT) do objeto, a massa (m) do objeto e o tipo de objeto.
A relação entre o calor (Q) e a variação de temperatura (ΔT)
Quanto mais calor, maior a variação de temperatura. Pode-se concluir que a quantidade de calor (Q) é proporcional à variação de temperatura do objeto.
Q α ΔT —– Comparação 1
A relação entre o calor (Q) e a massa dos objetos (m)
A quantidade de calor (Q) é proporcional à variação de temperatura do objeto. Quanto mais água, mais calor é necessário para aumentar a temperatura da água.
Q α m —– Comparação 2
A relação entre o calor (Q) e o tipo de objeto (c)
O calor necessário para elevar a temperatura de um objeto é proporcional ao tipo de objeto.
Q α c —– Comparação 3
As três comparações acima são combinadas em uma equação:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Esta é a equação do calor.
Descrição: Q = calor (Joule), m = massa do objeto (kg), c = calor específico (J / kg C o ou K)
