Calor é a transferência de energia térmica entre dois sistemas termodinâmicos como resultado da diferença de temperatura entre eles. Quando os dois sistemas estão em equilíbrio térmico, ou seja, na mesma temperatura, não há transferência de calor. A transferência de calor é algo que experimentamos todos os dias. Quando cozinhamos os nossos alimentos, quando os guardamos na geladeira, o “calor” que sentimos quando a temperatura exterior sobe. Tudo isso envolve a transferência de energia térmica e mudanças de temperatura.
Embora falemos coloquialmente sobre temperatura e calor como se fossem iguais, a realidade é que são dois conceitos muito diferentes, mas que estão relacionados. A temperatura de um sistema é uma medida macroscópica da energia cinética média dos átomos ou moléculas que o compõem. Quanto mais movimento os átomos ou moléculas do sistema tiverem, maior será sua temperatura e vice-versa.
Por outro lado, calor é a transferência de energia térmica entre dois sistemas quando existe uma diferença de temperatura entre eles. Por exemplo, quando colocamos gelo numa bebida, a diferença de temperatura entre os dois faz com que o calor seja transferido da bebida para o gelo até que ambos atinjam o equilíbrio térmico e a transferência de calor pare.
Também podemos perceber esta diferença entre calor e temperatura pelas unidades em que ela é medida. A temperatura é normalmente medida em graus Celsius (°C) ou Kelvin (K), enquanto o calor, sendo energia, é medido em Joules (J) ou calorias (cal).
Já foi dito que o calor é uma transferência de energia entre dois sistemas, mas como isso pode ser feito? Existem três formas de transmissão:
• Condução : Esta transferência ocorre através do contato físico direto entre dois ou mais sistemas. Por exemplo, quando cozinhamos algo, a chama transfere calor para a frigideira ou grelha, fazendo com que a sua temperatura suba, e posteriormente a frigideira ou grelha transfere calor para os alimentos.
• Convecção : É a transferência de calor através do movimento de um gás ou líquido. Um exemplo disso é quando nos sentamos perto de uma fogueira, o fogo transfere calor pelo ar.
• Radiação : Nesta forma de transmissão, o calor é transferido através de ondas eletromagnéticas. É assim que o Sol consegue aquecer o nosso planeta.
É muito útil ter uma medida de quanto varia a temperatura de uma substância quando uma certa quantidade de calor é transferida para ela ou quando ela transfere calor para outro corpo. A capacidade calorífica de uma substância é justamente isso, é uma relação entre o calor transferido ou absorvido e a diferença de temperatura resultante do processo. Matematicamente, isso é escrito como:
\(C = \frac{Q}{{{\rm{\Delta }}T}} = \frac{Q}{{{T_f} – {T_i}}}\)
Onde \(C\) é a capacidade calorífica, \(Q\) é o calor e \({\rm{\Delta }}T\) é a diferença de temperatura. Esta última é igual à temperatura final (\({T_f}\)) menos a temperatura inicial (\({T_i}\)). Esta equação pode ser reescrita como:
\(Q = C{\rm{\Delta }}T\)
Este seria o calor transferido ou absorvido por uma substância quando esta sofre uma variação em sua temperatura levando em consideração sua capacidade calorífica. Embora esta definição de capacidade térmica seja muito útil, a realidade é que a capacidade térmica também varia dependendo da massa da substância ou material.
O calor específico pode ser definido como a capacidade térmica por unidade de massa de uma substância. Quer dizer que:
\(c = \frac{C}{m} = \frac{Q}{{m{\rm{\Delta }}T}}\)
Onde \(c\) é o calor específico e \(m\) é a massa. Mais especificamente, o calor específico é a razão entre o calor transferido ou absorvido por uma substância e a massa da substância, bem como a diferença de temperatura resultante do processo. Também podemos reescrever esta equação como:
\(Q = cm{\rm{\Delta }}T\)
É o calor que uma quantidade de uma determinada substância tem que transferir ou absorver para atingir uma determinada diferença de temperatura, tudo tendo em conta o calor específico da substância em questão.
Para dar um exemplo, vamos imaginar que temos um recipiente com apenas 1 gr. de água e queremos determinar a quantidade de calor que temos de aplicar a ela para aumentar a sua temperatura em 1°C. O calor específico da água é 4,184 J/kg•K. Utilizando a equação anterior e utilizando as unidades apropriadas obtemos que o calor que devemos aplicar para conseguir isso é \(Q = 4,184\) K. Esta última é a definição de uma caloria, ou seja, a quantidade de calor necessária para 1 gr. de água aumenta sua temperatura em 1°C. Podemos também dizer que a água tem um calor específico de 1 cal/g•K, esta é uma unidade que também é regularmente utilizada para calor específico.
Artigo de: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado em Física. Cursando Mestrado em Engenharia e Física Biomédica.
Referencia autoral (APA): Zamora Ramírez, A.. (Outubro 2023). Conceito de Calor. Editora Conceitos. Em https://conceitos.com/calor/. São Paulo, Brasil.
