"Calor é a energia térmica em trânsito".

Calor

É um processo de transferência de energia térmica entre sistemas que estão a temperaturas diferentes. Sendo o calor um processo, ele não fica armazenado no sistema, isto é, não podemos falar que um dado sistema possui calor. O calor é o processo de transferência de energia térmica, o que o sistema adquire em função desse processo é energia.

O calor sempre flui espontaneamente dos corpos de maior temperatura para os de menor temperatura. O fluxo de calor cessa quando ambos atingem o equilíbrio térmico, isto é, a mesma temperatura.

Sendo calor uma forma de energia, cuja unidade no \(SI\) é o Joule (J), mas a unidade caloria ( \(cal\) ) também é usada, onde \begin{equation} 1 cal = 4,186 J \end{equation} \begin{equation} 1 Kcal = 10^3 cal = Cal. \end{equation}

Para o estudo do fluxo da energia térmica, precisamos saber as seguintes definições:

Calor sensível
é quando um sistema recebe ou cede calor sofrendo assim uma variação de temperatura e a matéria deste sistema se mantem no mesmo estado físico, ou seja, se o sistema é um líquido ele continua neste estado físico.
Calor latente
diferentemente do calor sensível, o calor latente não altera a temperatura do sistema, o que há é uma mudança no estado físico, por exemplo, se um sistema é líquido e após receber uma pequena quantidade de calor ele começa a evaporar, dizemos que este calor é latente.
Capacidade térmica \((C)\)
A capacidade térmica \(C\) de um corpo é o quociente entre a quantidade de calor \(\Delta Q\) que ele troca com o exterior e o correspondente acréscimo de temperatura \(\Delta T\) . \begin{equation} C = \frac{\Delta Q}{\Delta T} \end{equation}
Calor específico \((c)\)
É a capacidade térmica por unidade de massa de um corpo e depende da natureza da substância da qual este corpo é constituído, em geral é representado pela letra \(c\) . Dois corpos com a mesma massa e calor específicos diferentes terão uma variação de temperatura diferente para uma mesma quantidade de calor recebido, o corpo com menor calor especifico sofre maior variação de temperatura.

Abaixo são apresentados valores de calor específico para alguns materiais.

Calor específico
Substância \(\frac{Cal}{g \cdot K}\) \(\frac{J}{kg \cdot K}\)
Cobre 0,923 386
Alumínio 0,251 900
Granito 0,19 790
Vidro 0,20 840
Gelo (-10oC) 0,530 2220
Mercúrio 0,033 140
Água do mar 0,93 3900
Água 1,00 4190
Vapor de água 0,48 2011

Fórmula fundamental da calorimetria

Para uma massa \(m\) de uma substância de calor específico \(c\) , que não esteja à temperatura de fusão ou ebulição, sofrer uma variação de temperatura \(\Delta T\) , é necessário que ela receba uma quantidade de calor que seja $$Q = m \cdot c \cdot \Delta T.$$

É importante ressaltar alguns princípios, são eles:

Princípio das trocas
"Se alguém ganhou é porque alguém perdeu."

A soma algébrica das quantidades de calor trocadas em um sistema termicamente isolado é nula, ou seja, $$Q_1 + Q_2 + Q_3 + \cdots + Q_n = 0,$$ onde cada \(Q_i\) é positivo ou negativo conforme o sistema recebe ou cede calor, respectivamente.

Princípio da transformação inversa.
"O preço da passagem de ida é o mesmo que a de volta."

Se um sistema recebe (cede) uma determinada quantidade de calor ao sofrer uma transformação, então cederá (receberá) a mesma quantidade de calor ao sofrer a transformação inversa.

Teoria do Calórico

O conceito de calor é bastante sutil, no passado as pessoas pensavam (equivocadamente) que o calor era uma espécie de fluido contido nos objetos, chamado fluido calórico. Elas achavam que objetos mais quentes escoavam calórico para os mais frios, afim de aquecê-los. No entanto, esta suposta substância teria que ter propriedades bem estranhas em comparação com fluidos típicos, por fim, esta teoria foi desacreditada e abandonada.