Quantificação do Calor

A energia interna é definida pela interconversão de calor e trabalho. Mas como é medido o calor. Todas as substâncias possuem energia térmica.

Quando um sistema experimenta uma diferença de temperatura com o seu meio ambiente, a energia térmica flui da matéria com a temperatura mais elevada para a matéria com a temperatura mais baixa. Esta transferência da energia térmica da energia térmica é também chamada de transferência de calor e é medida em Joules. A temperatura, por outro lado, descreve uma propriedade da energia térmica e é medida em Celsius ou Kelvin.

Assim, a temperatura é independente da substância, ao contrário do calor, que depende do número e do tipo de moléculas num sistema. O calor pode ser medido por uma técnica chamada de calorimetria, que utiliza a relação entre o calor e uma alteração na temperatura de um sistema. Quando um pedaço de ferro a 114 graus Celsius é colocado em água à temperatura ambiente, o calor flui do ferro para a água até que estejam à mesma temperatura.

Uma vez que não há fluxo líquido de calor, estão em equilíbrio térmico. Num sistema isolado, a água ganha exatamente o mesmo calor que o ferro perde. Mas a temperatura final é de apenas um grau acima da temperatura inicial da água, enquanto o ferro arrefeceu 93 graus Celsius.

A quantidade de calor transferida é proporcional à alteração de temperatura delta T.A constante de proporcionalidade C ou a capacidade calorífica"é a quantidade de calor necessária para aumentar uma temperatura do sistema por um kelvin, ou um grau Celsius. A capacidade calorífica depende do tipo da substância:um sistema com uma grande capacidade térmica como a água precisa de absorver mais calor para aumentar a sua temperatura do que um sistema com uma capacidade térmica menor, como o ferro. A capacidade calorífica também depende da massa da substância.

Capacidade calorífica específica, Cs, ou capacidade calorífica molar, Cm, descreve a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 grama, ou 1 mol de uma substância por 1 grau Celsius. Assim a unidade é dada em Joules por grama de grau Celsius, ou em Joules por mol de grau Celsius. Assim, se as capacidades específicas de calor e de temperatura são conhecidas as alterações de um sistema, o valor do calor pode ser calculado a partir do seu produto.