Qual a capacidade térmica de um objeto que ao receber 5.000 cal de energia tem sua temperatura elevada de 15 graus para 40 graus?

A capacidade térmica (C), também chamada de capacidade calorífica, é uma grandeza que corresponde a quantidade de calor presente num corpo em relação à variação de temperatura sofrida por ele.

Fórmula da Capacidade Térmica

Para calcular a capacidade térmica utiliza-se a seguinte fórmula:

ou

Onde,
C: capacidade térmica (cal/°C ou J/K)
Q: quantidade de calor (cal ou J)
ΔT: variação de temperatura (°C ou K)
m: massa (g ou Kg)
c: calor específico (cal/g°C ou J/Kg.K)

Exemplo

Se um corpo possui a capacidade térmica de 20 cal/°C, isto significa que quando ele receber ou ceder 20 calorias, sua temperatura aumentará ou diminuirá de 1°C.

Capacidade Térmica e Calor Específico

O calor específico (c), também chamado de capacidade térmica mássica, é uma grandeza física relacionada com a quantidade de calor recebida por um corpo e a sua variação térmica, considerando sua massa.

Sendo assim, ele determina a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura em 1 °C, a massa de 1g do elemento.

Diferente da capacidade térmica, que depende somente da substância, o calor específico depende da substância e da massa do corpo.

Em outras palavras, a capacidade térmica (C) é uma grandeza física característica da substância. Já o calor específico (c) é uma grandeza física característica do corpo.

Para calcular o calor específico das substâncias utiliza-se a seguinte fórmula:

ou

Onde,
c: calor específico (cal/g.°C ou J/Kg.K)
Q: quantidade de calor (cal ou J)
m: massa (g ou Kg)
ΔT: variação de temperatura (°C ou K)
C: capacidade térmica (cal/°C ou J/K)

Leia também:

• Calorimetria
• Calor Sensível
• Calor Latente

Exercícios de Capacidade Térmica

Exercício 1

(PUCCAMP) Uma barra de cobre de massa 200 g é retirada do interior de um forno, onde estava em equilíbrio térmico, e colocada dentro de um recipiente de capacidade térmica 46 cal/°C que contém 200 g de água a 20°C. A temperatura final de equilíbrio é de 25°C. A temperatura do forno, em °C, é aproximadamente igual a:
Dado: c de Cu = 0,03 cal/g°C

a) 140
b) 180
c) 230
d) 280
e) 300

Ver Resposta

Resposta: c) 230

Dados
200g de cobre
Calor específico: 0,03 cal/g°C

200g de água a 20°C.
Calor específico: 0,03 cal/g°C

Capacidade térmica do recipiente: 46 cal/°C
Temperatura de equilíbrio: 25°C

Objetivo
Determinar a temperatura do forno, em °C.

Resolução
Como a barra de cobre estava em equilíbrio térmico, significa que estava à mesma temperatura do forno. Portanto, devemos determinar a temperatura com que o cobre saiu do forno.

Fórmulas

Capacidade térmica

Calor específico

Isolando Q nas duas equações e as igualando:

Passo 1: determinar a quantidade Q de energia (calor ou, caloria) que o sistema, recipiente + água, recebeu para aumentar em 5ºC sua temperatura.

Recipiente
Sua capacidade térmica é de 46 cal/°C. Aplicando na fórmula da capacidade térmica:

Água
Como o calor específico da água é 1 cal/g.°C, fazemos:

Ao todo, o sistema recebeu 1000 + 230 = 1230 cal.

Esta foi a exata quantidade de cal cedida pela barra de cobre.

Passo 2: balanço de energia

A quantidade de energia cedida (sinal negativo) pela barra de cobre, é igual a energia recebida pelo sistema recipiente + água.

Na forma de equação:

Passando o calor do cobre para o lado direito:

Exercício 2

(UFSE) A tabela abaixo apresenta a massa m de cinco objetos de metal, com seus respectivos calores específicos sensíveis c.

O objeto que tem maior capacidade térmica é o de:

a) alumínio
b) ferro
c) chumbo
d) prata
e) cobre

Ver Resposta

Resposta: e) cobre

A capacidade térmica se relaciona com o calor específico como:

Fazendo o cálculo para cada amostra de metal:

Assim, a maior capacidade térmica é a do cobre.

Estude com mais exercícios sobre temperatura e calor.

Professor de Matemática licenciado e pós-graduado em Ensino da Matemática e Física (Fundamental II e Médio), com formação em Magistério (Fundamental I). Engenheiro Mecânico pela UERJ, produtor e revisor de conteúdos educacionais.

Como se calcula a capacidade térmica?

Qual a capacidade térmica em cal C?

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