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.
Alumínio | 0,217 | 100 |
Ferro | 0,113 | 200 |
Cobre | 0,093 | 300 |
Prata | 0,056 | 400 |
Chumbo | 0,031 | 500 |
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.