Calor latente e calor sensível

Calor latente e calor sensível são tipos de calor diretamente proporcionais à quantidade de calor recebida ou cedida pelo corpo ou por um fluido. O calor sensível ocorre em situações de mudança de temperatura e o calor latente ocorre em situações de mudança de estado físico.

Leia também: Afinal, o que é calor?

Resumo sobre calor latente e sobre calor sensível

• Calor latente e calor sensível são dois tipos de calor.
• No calor sensível, temos alteração da temperatura no corpo.
• No calor latente, temos alteração de estado físico no corpo.
• O calor latente pode ser calculado pela razão entre a quantidade de calor e a massa do corpo.
• O calor sensível pode ser calculado pela razão entre a quantidade de calor e o produto da massa do corpo pela variação de temperatura sofrida.

Qual a diferença entre calor latente e calor sensível?

O calor latente e o calor sensível são tipos de calor com características bem distintas. Temos calor sensível quando um corpo sofre uma variação de temperatura sem mudança de estado físico, e temos calor latente quando um corpo muda seu estado físico sem variar a sua temperatura.

O que é calor latente e calor sensível?

→ Calor latente

O calor latente é uma propriedade dos corpos e fluidos que indica quanto de calor eles precisam para mudar o seu estado de agregação da matéria (sólido, líquido ou gasoso).

O calor latente também é diretamente proporcional à quantidade de calor recebida ou cedida pelo corpo ou por uma substância, o que significa que materiais com maiores valores de calor latente precisam de maiores quantidades de calor para mudarem de estado físico.

Para saber mais sobre calor latente, clique aqui.

→ Calor sensível

O calor sensível, ou calor específico, é uma propriedade dos corpos e fluidos que indica quanto de calor eles precisam para mudar a sua temperatura.

O calor sensível é diretamente proporcional à quantidade de calor recebida ou cedida pelo corpo ou por uma substância, o que significa que materiais com maiores valores de calor sensível precisam de maiores quantidades de calor para alterarem a sua temperatura.

Para saber mais sobre calor sensível, clique aqui.

Fórmulas do calor latente e calor sensível

→ Calor latente

Q = m ∙ L

• Q → quantidade de calor, medida em Joule [J] ou calorias [cal].
• m → massa, medida em quilograma [kg] ou gramas [g].
• L → calor latente, medido em [J/kg] ou [cal/g].

→ Calor sensível

Q = m ∙ c ∙ ∆T = m ∙ c ∙ (T_f - T_i)

• Q  → quantidade de calor, medida em Joule [J]  ou calorias [cal].
• m  → massa, medida em quilograma [kg] ou gramas [g].
• c  → calor específico ou sensível, medido em [J/(kg ∙ K)] ou [cal/g ∙ °C].
• ∆T  → variação de temperatura, medida em Kelvin [K] ou Celsius [°C].
• T_f  → temperatura final, medida em Kelvin [K] ou Celsius [°C].
• T_i  → temperatura inicial, medida em Kelvin [K] ou Celsius [°C].

→ Calor e potência térmica

Q = Pot_t ∙ ∆t

• Q  → quantidade de calor, medida em Joule [J]  ou calorias [cal].
• Pot_t  → potência térmica, medida em Watt [W] ou calorias por segundo [cal/s].
• ∆t  → variação de tempo, medida em segundos [s].

Como calcular calor latente e calor sensível?

→ Como calcular calor latente?

Calculamos o calor latente por meio da sua fórmula, que também pode calcular a quantidade de calor e a massa. Pensando nisso, selecionamos o exemplo abaixo de como calcular o calor latente.

• Exemplo:

Calcule o calor latente de uma substância de 0,5 kg que passa do estado líquido para o sólido quando cede uma quantidade de calor de 200 J para o meio.

Resolução:

Calcularemos o calor latente por meio da sua fórmula:

\(Q=m \cdot L\)

\(2000=0,5 \cdot L\)

\(L = \frac{2000}{0,5} \)

\(L=400 J/kg\)

→ Como calcular calor sensível?

Calculamos o calor senssível por meio da sua fórmula, que também pode calcular a quantidade de calor, a massa e a variação de temperatura. Pensando nisso, selecionamos o exemplo abaixo de como calcular o calor sensível.

• Exemplo:

Calcule o calor sensível de uma esfera de 10 kg que tem sua temperatura variada de 2 ºC para 52 ºC, sabendo que ela recebeu 3000 J de calor.

Resolução:

Primeiramente, converteremos a temperatura da escala Celsius para a escala Kelvin:

2 °C = 275 K

52 °C = 325 K

Calcularemos o calor sensível por meio da sua fórmula:

\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T \)

\(Q = m \cdot c \cdot (T_f - T_i) \)

\(3000 = 10 \cdot c \cdot (325 - 275) \)

\(3000=10 \cdot c \cdot 50\)

\(3000=c \cdot 500\)

\(c = \frac{3000}{500} \)

\(c=6 J/(kg \cdot K)\)

Exercícios resolvidos sobre calor latente e sobre calor sensível

Questão 1

(Uerj - Adaptada) Em um laboratório, um corpo com massa de 30g inicialmente em sua temperatura de fusão, é aquecido durante 140 s por uma fonte térmica de potência constante igual a 15 cal/s. Com o aquecimento, o corpo passa completamente do estado sólido para o estado líquido, mantendo sua temperatura constante.

Admitindo que toda a energia liberada pela fonte térmica seja integralmente absorvida pelo corpo, calcule, em cal/g o seu calor latente de fusão.

A) 60 cal/g

B) 70 cal/g

C) 80 cal/g

D) 90 cal/g

E) 100 cal/g

Resolução:

Alternativa B.

Primeiramente, calcularemos a quantidade de calor por meio da fórmula que a relaciona à potência térmica e ao tempo:

\(Q=Pot_t \cdot ∆t\)

\(Q=15 \cdot 140\)

\(Q=2100 \ cal\)

Por fim, calcularemos o calor latente de fusão por meio da sua fórmula:

\(Q=m \cdot L\)

\(2100=30 \cdot L\)

\(L = \frac{2100}{30} \)

\(L=70 cal/g\)

Questão 2

(PUC) Um líquido é aquecido através de uma fonte térmica que provê 50 cal por minuto. Observa-se que 200 g desse líquido se aquecem de 20,0 °C em 20 min. Qual é o calor específico do líquido, medido em cal/(g⋅°C)?

A) 0,0125

B) 0,25

C) 5,0

D) 2,5

E) 4,0

Resolução:

Alternativa B.

Primeiramente, calcularemos a quantidade de calor em 20 minutos por meio de uma regra de três simples:

50 calorias/minutos −−− 1 minuto

Q calorias −−− 20 minutos

\(Q = \frac{20 \cdot 50}{1}\)

\(Q=1000 cal\)

Por fim, calcularemos o calor específico por meio da sua fórmula:

\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\)

\(1000 = 200 \cdot c \cdot 20 \)

\(1000=4000 \cdot c\)

\(c = \frac{1000}{4000} \)

\(c=0,25 cal/g \cdot °C\)

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica (vol. 2). 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (vol. 2). Editora Blucher, 2015.