Propagação de Calor

Para que aconteça a troca de calor é preciso que ele seja transferido de um objeto para outro e de uma região para outra. Existem três processos de propagação de calor: condução, convecção e irradiação.

Falar a respeito do tema calor ainda pode trazer confusão para algumas pessoas. Em termologia, calor está ligado à transferência de energia térmica de um corpo de maior temperatura para um corpo de menor temperatura, ou seja, calor é a energia em trânsito. Para melhor assimilação, vamos ao seguinte exemplo:
Vamos imaginar que, em um sistema isolado (dentro de uma caixa de isopor, por exemplo), foram colocados dois objetos. O objeto A, à temperatura de 200°C; e o objeto B, à temperatura de 20ºC. De acordo com a lei zero da termodinâmica, com o passar do tempo, a temperatura do objeto A diminui enquanto que a temperatura do objeto B aumenta, até que ambos atinjam a mesma temperatura, ficando em equilíbrio térmico. A energia que se transferiu do objeto A para o objeto B é chamada de calor ou energia térmica.
 
Transmissão de Calor
Para que ocorra troca de calor, é necessário que ele seja transferido de uma região a outra através do próprio corpo, ou de um corpo para outro. Existem três processos de transferência de calor estudados na termologia, são eles: condução, convecção e irradiação. A irradiação é a propagação de ondas eletromagnéticas que não precisam de meio para se propagar, enquanto que a condução e a convecção são processos de transferência que necessitam de um meio material para se propagar.
 
Condução
Quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato, as moléculas do corpo mais quente, colidindo com as moléculas do corpo mais frio, transferem energia para este. Esse processo de condução de calor é denominado condução. No caso dos metais, além da transmissão de energia de átomo para átomo, há a transmissão de energia pelos elétrons livres, ou seja, são os elétrons que estão mais afastados do núcleo e que são mais fracamente ligados aos núcleos, portanto, esses elétrons, colidindo entre si e com átomos, transferem energia com bastante facilidade. Por esse motivo, o metal conduz calor de modo mais eficiente do que outros materiais.

Convecção
Da mesma forma que o metal, os líquidos e os gases são bons condutores de calor. No entanto, eles transferem calor de uma forma diferente. Esta forma é denominada convecção. Esse é um processo que consiste na movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido. Por exemplo, vamos considerar uma vasilha que contenha água à temperatura inicial de 4°C. Sabemos que a água acima de 4ºC se expande, então ao colocarmos essa vasilha sobre uma chama, a parte de baixo da água se expandirá, tendo sua densidade diminuída e, assim, de acordo com o Princípio de Arquimedes, subirá. A parte mais fria e mais densa descerá, formando-se, então, as correntes de convecção. Como exemplo de convecção temos a geladeira, que tem seu congelador na parte de cima. O ar frio fica mais denso e desce, o ar que está embaixo, mais quente, sobe.
 
Irradiação
Podemos dizer que a irradiação térmica é o processo mais importante, pois sem ela seria praticamente impossível haver vida na Terra. É por irradiação que o calor liberado pelo Sol chega até a Terra. Outro fator importante é que todos os corpos emitem radiação, ou seja, emitem ondas eletromagnéticas, cujas características e intensidade dependem do material de que é feito o corpo e de sua temperatura. Portanto, o processo de emissão de ondas eletromagnéticas é chamado de irradiação. A garrafa térmica é um bom exemplo de irradiação térmica. A parte interna é uma garrafa de vidro com paredes duplas, havendo quase vácuo entre elas. Isso dificulta a transmissão de calor por condução. As partes interna e externa da garrafa são espelhadas para evitar a transmissão de calor por irradiação.




Por Domiciano Marques
Graduado em Física

FONTE: http://www.brasilescola.com/fisica/processo-propagacao-calor.htm 


TAREFAS

01) Quando se aquece água em uma vasilha de alumínio, há formação de bolhas de Ar que sobem, enquanto outras descem. Se você colocar serragem na água esse fenômeno fica mais evidente. Quais os processos de propagação de calor envolvidos nesta situação? Colocando uma pedra de gelo sobre a água fria também se observam as correntes de convecção?

02) Quando colocamos a mão ao lado e abaixo de uma panela que foi retirada do fogo, sentimos a mão aquecida. A que processo de propagação de calor você atribui o aquecimento da mão?

03) Quando se coloca uma colher de metal numa sopa quente, logo a colher também estará quente. A transmissão de calor através da colher é chamada:

a) agitação;

b) condução;

c) irradiação;

d) convecção.

04) Nas geladeiras, a fonte fria (o congelador) deve ser colocada:

a) na parte inferior, pois o ar quente é resfriado lá;

b) na parte superior, pois o ar quente tende a se elevar;

c) na parte inferior, pois o ar frio é mais denso e desce para o fundo;

d) no meio do refrigerador.

05) O processo de transmissão de calor que só ocorre no vácuo (onde não tem ar) é:

a) condução;

b) convecção;

c) absorção;

d) irradiação.

06) Ao misturarmos num copo água gelada com água na temperatura ambiente, com o objetivo de bebê-la, devemos:

a) misturar de qualquer modo;

b) colocar a água quente sobre a água fria;

c) colocar primeiro a água fria e depois a quente;

d) colocar a água fria após a água quente, para obtermos uma melhor mistura.

07) A transmissão de calor ocorre sempre:

a) no vácuo;

b) entre dois sólidos;

c) no sentido dos corpos de menor temperatura;

d) no sentido dos corpos de maior temperatura.

08) Entre os aparelhos abaixo assinale aquele que não tenha funcionamento diretamente ligado à transmissão de calor:

a) chuveiro elétrico;

b) utensílios para cozinhar alimentos;

c) liqüidificador;

d) geladeira.

09) Nos líquidos, o calor se propaga por:

a) condução interna;

b) convecção;

c) condução externa;

d) irradiação.

10) Uma lareira aquece uma sala:

a) por irradiação e convecção;

b) exclusivamente por convecção;

c) principalmente por condução;

d) exclusivamente por condução.

      

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