Cálculos termodinâmicos e os conceitos de calor e capacidade térmica

Cálculos termodinâmicos e os conceitos de calor e capacidade térmica

A mistura refrigerante gelo/NaCl pode ser convenientemente preparada pela adição de 33g de NaCl(s) a 100g de gelo bem triturado, seguida de vigorosa agitação. Parte do gelo funde-se e parte do NaCl dissolve-se na água líquida formada, dando origem a uma solução saturada, como esse experimento é feito em um frasco termicamente isolado observa-se que sua temperatura cai para -21,1C, sem acontecer troca de calor com a vizinhança.

Nesse experimento, podem ser distinguidos processos que ocorrem com absorção de energia e outros com liberação, deve ser observado que como o experimento ocorre em um ambiente termicamente isolado não a troca de calor com sua vizinhança(meio externo) portanto não se classifica como endotérmico ou exotérmico devido a transformação ser adiabática.
Absorvem energia:
(I) fusão de parte do gelo, DfusE; (II) dissolução de parte do NaCl, DdissE.
Liberam energia os quatro resfriamentos:
(III) gelo que não se funde, Dresf,geloE;
(IV) NaCl que não se dissolve, Dresf,sE;
(V) solução aquosa de NaCl, Dresf,solE;
(VI) calorímetro, Dresf,calE.

Entalpia de fusão do gelo:
Dfus,gH = 79,71 cal/g = 6,008 kJ mol–1;
Entalpia de dissolução do NaCl:
Ddis,sH = 20 cal/g = 4,9 kJ mol–1;
Capacidade térmica específica7 do NaCl(s): cs = 0,2065 cal oC–1 g–1 = 50,50 J K–1 mol–1;
Capacidade térmica específica do gelo: cg = 0,49 cal oC–1 g–1 = 37 J K–1mol–1;
Capacidade térmica específica da solução saturada de NaCl: csol = 0,79 cal oC–1 g–1 = 3,3 J K–1g–1;
Capacidade térmica do calorímetro:
Ccal = 16,3 cal/oC = 68,2 J K–1;

Deve-se notar a diferença do símbolo para capacidade térmica específica – um c minúsculo – e para capacidade térmica de um corpo inteiro – um C maiúsculo. A relação entre a capacidade térmica de um corpo de massa m e sua capacidade térmica específica é: C = c × m. Utilizando os valores obtidos e aplicando eles nas equações obtem-se