sábado, 3 de setembro de 2011

Troca de Calor


A troca de calor acontece quando dois ou mais corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato em um mesmo ambiente (sistema isolado) e, depois de certo tempo, alcançam o equilíbrio térmico. 

O sistema isolado referido acima é mais conhecido como calorímetro. Um sistema fechado que impossibilita a troca de calor do sistema com o meio. 

As trocas de calor acontecem porque o calor é um tipo de energia que transita entre os corpos, ocasionando esse movimento, fato que acontece até que haja o equilíbrio térmico entre ambos. Esse processo acontece porque os corpos sentem a necessidade de ceder e receber calor. 

O princípio de trocas de calor possui mesmo módulo, porém apresenta sinais contrários, ou seja, o corpo que recebe calor é positivo e o corpo que cede (perde) calor é negativo.

A representação matemática para esse fato é:

QA = - QB

Ou:

QA + QB = 0

Onde:
QA = quantidade de calor recebida
-QB = quantidade de calor perdido

A seguir, observe a troca de calor que acontece com a água até chegar ao equilíbrio térmico, conhecido popularmente como água morna.

Transferência de calor entre corpos com temperaturas diferentes.


Corpos em Equilíbrio Térmico

Podemos definir, com esses exemplos, que quando ocorre a troca de calor entre os corpos, a soma da quantidade do calor trocado por ambos é zero, ou seja, é nula.

Exercícios sobre Troca de Calor da apostila, pág; 53

5- Uma quantidade m de água a 90ºC é misturada a 1,0 kg de água a 30ºC. O resultado final em equilíbrio está a 45ºC. A quantidade m, em kg vale: ?

R;  Q=m.c.Δt

Q1 + Q2 = 0

Q1 = água a 90ºC
Q2= água a 30ºC

m.c.(45-90) + 1.c.(45-30)=0

m(-45) + 15 = 0

-45m=-15

m= 1/3kg = 0,333 kg
       
6-  Considere um sistema constituído de dois volumes de água, um de 400 litros à temperatura de 20 °C e o outro de 100 litros à 70 °C. Sabendo-se que o sistema está isolado da vizinhança, a temperatura de equilíbrio é, em graus Celsius, igual a:

RQ água 1 + Q água 2 = 0m.c.(tf - ti) + m.c.(tf - ti) = 0
400.1.(tf - 20) + 100.1.(tf - 70) = 0
400 tf - 8000 + 100 tf - 7000 = 0
400 tf + 100 tf = 8000 + 7000
500 tf = 15000
tf = 15000/500
tf = 30 ºC  

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