Transmissão de Calor

• O que é Calor ? Atualmente dizemos que calor é a forma de energia que se transmite de um corpo a outro em razão da diferença de temperatura. Essa energia só é chamada calor enquanto está sendo transferida (energia em trânsito). Depois que ela é absorvida pelo corpo não pode ser chamada de calor. Não é correto falar em calor contido num corpo.

Condução Térmica • Quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato, às moléculas do corpo mais quente, colidem com às moléculas do corpo mais frio, transferindo energia para este. Esse processo de transferência de calor é chamado de condução térmica. A condução Térmica só ocorre quando há meio material, pois ela depende da presença de moléculas. A B T ^

Na tabela temos alguns valores de k Na tabela temos alguns valores de k. Podemos verificar que as condutividades dos metais são bem maiores que as de outros materiais. Por isso, dizemos que os metais são bons condutores de calor, enquanto os materiais que têm pequenas condutividades são chamados isolantes, ou seja são maus condutores de calor.

Exercício: Em uma residência há uma vidraça de área A = 5,0 m2 e espessura L = 2,0 mm. Suponhamos que a temperatura no interior da residência seja 20 °C e no exterior seja 18 °C. Supondo que a condutividade térmica do vidro seja k = 0,84. Calcule o fluxo de calor através da vidraça. L = 2,0 mm = 2,0 . 10 -3 m ө1= 20°C ө2 = 18 °C ϕ = k A ( ө1 – ө2) = (0,84) 5,0( 20 – 18) = 4200 L 2,0 . 10 -3 ϕ = Q = 4200 J/s = 4200 W ∆t Portanto , a cada segundo, passa pela vidraça uma quantidade de calor Q = 4200 J

Convecção Térmica • Os Líquidos e os gases não são bons condutores de calor. No entanto, eles podem transmitir calor de modo significativo por um outro processo: a Convecção. Esse processo consiste na movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido. Então se colocarmos uma vasilha sobre uma chama . A parte de baixo do fluido ao se aquecer, sofrerá expansão, terá sua densidade diminuída e, assim, subirá. A parte superior, mais fria e mais densa, descerá. Forma-se então as correntes de convecção, uma ascendente e outra descendente. A B Calor T ^

Convecção Térmica no cotidiano Geladeira Aquecedor Elétrico Ar Condicionado Interior da Terra

Exercício: No verão usamos aparelho de ar condicionado para refrigerar o ambiente. Onde ele deve ser instalado: na parte superior ou inferior da parede? Por quê? Resposta: Superior. Porque o ar quente é menos denso que o ar frio e a tendência é que eles se posicionem no ambiente de acordo com seu “peso”, logo quando posicionamos um condicionador de ar na parte de cima de um ambiente estamos com o objetivo de que o ar mais quente seja resfriado e liberado no ambiente, formando correntes de convecção, climatizando totalmente o ambiente.

Irradiação Térmica Pense na nossa fonte natural de calor. Pensou no Sol? Isso mesmo. O aquecimento da superfície do planeta Terra se dá graças a presença do Sol. No espaço entre o nosso planeta e o Sol (aproximadamente 150 000 000 km!) não existe nenhum meio material (sólido, líquido ou gasoso). Dizemos, então, que no espaço que separa o planeta Terra e o Sol existe vácuo. Como o calor proveniente do Sol chega até a superfície do planeta? Através de ondas eletromagnéticas. A parte visível dessas ondas nos chamamos de luz. Novamente temos o calor fluindo da região de maior temperatura para a de menor temperatura, porém sem a necessidade de um meio material. Esse processo é chamado de irradiação térmica. A irradiação térmica é o processo de transferência de calor através de ondas eletromagnéticas.

Ao contrário da condução e convecção, a transferência de calor por irradiação pode ocorrer entre dois corpos, mesmo quando estão separados por um meio mais frio do que ambos. Tudo o que nos rodeia constantemente emite radiação térmica.

Irradiação Térmica no Cotidiano Estufa Fogueira Lâmpada Incandescente

Exercício: 1) Algum dos seguintes objetos não emite energia radiante? a- o Sol b- a lava de um vulcão c- carvões em brasa d- seu caderno Resposta: Todos emitem energia radiante.

Recipiente Isolado Garrafa Térmica Um recipiente termicamente isolado é aquele que não permite a transmissão de calor entre o interior e o exterior. Não é possível construir um recipiente perfeitamente isolado. No entanto, podem-se obter recipientes com os mais variados graus de isolação. Tampa Tem a função de reduzir a convecção térmica. Vácuo Tem a função de reduzir a condução térmica. Paredes Espelhadas Tem a função de reduzir a irradiação térmica, refletindo as ondas eletromagnéticas. Garrafa Térmica