Calor sensível e calor latente são grandezas físicas que respectivamente descrevem a quantidade que precisa ser adicionada ou removida de uma substância.
Calor sensível e calor latente são grandezas físicas que descrevem a quantidade de calor que se precisa adicionar ou remover de uma substância para que ela sofra alguma variação térmica. Veja a seguir suas definições.
Calor sensível é a quantidade de calor necessária para que uma unidade de massa de uma substância altere sua temperatura em 1 grau. Essa denominação só é dada para o caso em que o calor recebido apenas altera a temperatura do material, permanecendo este no mesmo estado de agregação.
Um exemplo desse tipo de situação é um pedaço de metal que se aquece quando é colocado próximo ao fogo, porém continua no estado sólido.
O calor sensível, também chamado por calor específico sensível, é representado pela letra c e depende do tipo de material e do seu estado de agregação. Por exemplo:
Para a água no estado líquido, temos: c = 1 cal/ g . ºC. Isso significa que é necessário fornecer 1 cal para que 1g de água aumente sua temperatura em 1º Celsius ou que é necessário retirar 1 cal para que a temperatura diminua em 1º Celsius.
Mas para a água em estado sólido, essa quantidade já é c = 0,5 cal/ g.ºC.
A equação utilizada para calcular o calor sensível de um material é:
Q = m . c . Δθ
Sendo:
Q — quantidade de calor;
m — massa da substância;
c — calor específico da substância;
Δθ — Variação de temperatura.
A definição de calor sensível está relacionada também com o conceito de Capacidade térmica, que corresponde à quantidade de calor que a massa total de um corpo precisa receber ou perder para que sua temperatura varie 1ºC.
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A capacidade térmica é dada por:
C = m . c
Sendo:
C – Capacidade térmica;
m – massa do objeto;
c – calor específico.
Já o calor latente, representado pela letra L, é a quantidade de calor que, ao ser fornecida ou retirada de um corpo, não altera sua temperatura, mas causa mudança em seu estado de agregação. Ele informa a quantidade de calor por unidade de massa que é necessário fornecer ou retirar de um objeto para mudar o seu estado de agregação.
Observamos esse fenômeno no derreter do gelo, em que é possível ver a água no estado sólido e líquido à mesma temperatura. O calor que está sendo fornecido para a substância é revertido totalmente para a mudança de fase, e não para o aumento da temperatura.
O calor latente é calculado com a expressão:
Q = m . L
Sendo que:
Q – Quantidade de calor;
m – Massa da substância;
L – Calor latente.
Se a substância recebe calor para alterar seu estado, que é o que ocorre na fusão e na vaporização, então o valor de L é positivo. Mas se a substância perde calor, L é negativo, sendo o que ocorre na solidificação e liquefação.
Aproveite para conferir a nossa videoaula relacionada ao assunto:
O calor sensível ou calor específico sensível é uma grandeza física que está relacionada com a variação da temperatura de um corpo.
Exemplo: Aquecimento de uma barra de metal
No exemplo acima, o calor se propaga por meio da condução térmica. Esse processo resulta no aumento da temperatura do material, no entanto, seu estado físico permanece o mesmo (sólido).
Fórmula do Calor Sensível
Equação Fundamental da Calorimetria
Q: quantidade de calor sensível (cal ou J)
m: massa do corpo (g ou Kg)
c: calor específico da substância (cal/g°C ou J/Kg.°C)
Δθ: variação de temperatura, Tfinal - Tinicial. (°C ou K)
Calor específico
O calor específico é uma constante que representa a quantidade de calor que uma substância precisa receber ou, ceder, para que uma unidade de massa altere o valor em 1°C.
Para calcular o calor sensível, temos que conhecer o calor específico que varia para cada substância. Os valores de calor específico são tabelados.
Exemplos de calor específico para algumas substâncias:
Ouro | 0,031 |
| Vidro | 0,118 |
| Vapor de água | 0,480 |
Gelo | 0,550 |
Álcool | 0,590 |
Água líquida | 1,000 |
Leia mais em Calor Específico.
Diferença entre Calor Sensível e Calor Latente
A diferença entre calor latente e calor sensível é que no calor latente (L), o estado físico da substância é modificado, enquanto no calor sensível ele permanece o mesmo.
Um exemplo de calor latente é o derretimento de um cubo de gelo ou a evaporação da água. Em ambos os casos, a temperatura nos dois estados físicos permanece a mesma.
Para calcular o calor latente, utiliza-se a seguinte fórmula:
Onde,
Q: quantidade de calor (cal ou J)
m: massa (g ou Kg)
L: calor latente (cal/g ou J/Kg)
Leia também:
- Calor e Temperatura
- Calorimetria
- Equilíbrio Térmico
- Capacidade Térmica
Exercícios de Calor Sensível
Exercício 1
(Mackenzie) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20°C para 60°C em 4 minutos, sendo o calor específico sensível da água 1,0 cal/g °C, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é:
a) 500
b) 600
c) 700
d) 800
e) 900
Ver Resposta
Resposta correta: e) 900.
Objetivo: determinar a massa de água que foi aquecida.
Dados:
150 cal/s
Aumento
da temperatura de 20°C para 60°C
Tempo de 4 min
Calor específico sensível da água 1,0 cal/g °C
Quantidade de calor fornecido a água durante 4 minutos.
A taxa de transferência é de 150 cal/s.
4 min = 4 x 60 s = 240 s.
Total de calorias = 240 x 150 = 36 000 cal.
Calor sensível
Substituindo os valores,
Portanto, a massa de água requerida é de 900 g.
Exercício 2
(UFSM-RS) Um corpo de 400 g e calor específico sensível de 0,20 cal/g °C, a uma temperatura de 10°C, é colocado em contato térmico com outro corpo de 200 g e calor específico sensível de 0,10 cal/g° C, a uma temperatura de 60°C. A temperatura final, uma vez estabelecido o equilíbrio térmico entre os dois corpos, será de:
a) 14°C
b) 15°C
c) 20°C
d) 30°C
e) 40°C
Ver Resposta
Resposta correta: c) 20°C.
Objetivo: determinar a temperatura no equilíbrio térmico.
Modelo matemático e físico para o cálculo
No equilíbrio térmico hão há mais transferência de energia térmica. Isto significa que o total dos calores deve ser igual a zero. Também, a temperatura dos dois corpos será igual.
Chamando de A o corpo de maior massa e de B o de menor:
(equação 1)
Onde,
Dados:
Corpo A
400 g
Calor específico sensível de 0,20 cal/g °C
T = 10°C
Corpo B
200 g
Calor específico sensível de 0,10 cal/g° C
T = 60°C
Substituindo os dados na equação 1, sendo Tf a temperatura final.
Desta forma, a temperatura de equilíbrio térmico será de 20 °C.
Exercício 3
(UFPR) Durante o eclipse, em uma das cidades na zona de totalidade, Criciúma - SC, ocorreu uma queda de temperatura de 8,0°C. (Zero Horas – 04/11/1994)
Sabendo que o calor específico sensível da água é 1,0 cal/g °C, a quantidade de calor liberada por 1000 g de água, ao reduzir sua temperatura de 8,0 °C, em cal, é:
a) 8,0
b) 125
c) 4000
d) 8000
e) 64000
Ver Resposta
Resposta correta: d) 8000
Objetivo: determinar a quantidade de calor sensível (Q) na variação de 8,0 °C a cada 1 000 g de água.
Dados:
m = 1 000g
Calor específico sensível da água é 1,0 cal/g
°C
Calor sensível
Substituindo os valores,
Portanto, com uma queda de 8,0 °C, 8 000 cal foram liberadas a cada 1 000 g de água.
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.