Calorimetria
O que acontece quando dois corpos a temperaturas diferentes se encontram? Eles trocam calor até chegar ao equilíbrio — e dá para prever exatamente em que temperatura isso ocorre.
A conta das trocas de calor
Nada de energia se perde — só muda de lugar
Junte água quente e água fria num recipiente isolado (que não troca calor com o ambiente). O corpo quente esfria, o frio esquenta, e em pouco tempo os dois chegam à mesma temperatura — o equilíbrio térmico.
A chave é a conservação de energia: todo o calor que o corpo quente perde é exatamente o que o frio ganha. Se somarmos as quantidades de calor (com sinal), o total é zero:
Como cada Q é m·c·ΔT, basta escrever a soma para os dois corpos e isolar a temperatura final Tf. Quem cede calor tem ΔT negativo; quem recebe, positivo.
Para dois corpos:
Se os dois forem do mesmo material (mesmo c, como água + água), o c cancela e sobra uma média ponderada pelas massas:
Por isso a temperatura final fica mais perto da do corpo de maior massa.
Simulador: misturando água quente e fria
Mude massas e temperaturas e veja o equilíbrio
Temperatura de equilíbrio
56 °C
Calor trocado
7.200 cal
O corpo quente perde exatamente o calor que o frio ganha: Qperdido + Qganho = 0. A temperatura final fica mais perto da do corpo de maior massa.
O que observar
A cor de cada copo indica a temperatura: azul (frio) → vermelho (quente). O copo da mistura mostra a cor do equilíbrio.
Aumente a massa do lado frio: a temperatura final desce, puxada para o lado que tem mais água.
Iguale as massas: a Tf cai exatamente na média das duas temperaturas.
Calorímetro e capacidade térmica
As ferramentas e conceitos do laboratório
Calorímetro
Recipiente isolado (uma “garrafa térmica”) onde as trocas de calor acontecem sem fugir para o ambiente.
Capacidade térmica (C)
Quanto calor um corpo inteiro precisa para subir 1°C: C = m·c. É a “inércia térmica” do objeto.
Calor específico (c)
A mesma ideia por grama. A água tem c alto (1 cal/g°C), por isso modera o clima e demora a esfriar.
Exemplos resolvidos
Equilíbrio térmico passo a passo (água, c = 1 cal/g°C)
Massas iguais
200 g de água a 80°C são misturados com 200 g a 20°C. Qual a temperatura final?
T_f = (m₁T₁ + m₂T₂)/(m₁+m₂)
T_f = (200·80 + 200·20)/400 = 20000/400
Massas diferentes
300 g a 90°C misturados com 100 g a 10°C. E agora?
T_f = (300·90 + 100·10)/(300+100)
T_f = (27000 + 1000)/400 = 28000/400
Calor trocado
No caso das massas iguais acima, quanto calor a água fria recebeu?
Q = m·c·ΔT = 200·1·(50 − 20)
Q = 200·30
Achar a massa
Que massa de água a 0°C leva 100 g a 60°C para 40°C? (mesmo c)
m·(40 − 0) = 100·(60 − 40)
m·40 = 100·20 = 2000
Erros que todo mundo comete
Cuidados na calorimetria
⚠️ Somar as temperaturas e dividir por 2
A média simples só vale se as massas forem iguais. Com massas diferentes, é média ponderada pelas massas.
⚠️ Esquecer o sinal do ΔT
Sempre use ΔT = Tf − Tinicial. Quem esfria dá ΔT negativo (cede calor); quem esquenta, positivo.
⚠️ Ignorar o material
A média ponderada simples só serve para mesmo c. Materiais diferentes exigem a equação completa com m·c dos dois lados.
Próximo tópico
Dilatação térmica
Por que o calor faz os corpos incharem — e por que pontes têm juntas de dilatação.