FO.13 – PROPAGAÇÃO DE CALOR E DILATAÇÃO TÉRMICA FÍSICA ÓPTICA FO.13 – PROPAGAÇÃO DE CALOR E DILATAÇÃO TÉRMICA

TRANSFERÊNCIA DE CALOR A transferência de energia térmica (Calor), pode se evidenciar por: Condução Convecção Irradiação

TRANSFERÊNCIA DE CALOR (Condução) Condução: Transmissão de calor onde este passa de partícula para partícula sem que haja transporte de matéria de uma região para outra

FLUXO DE CALOR Ф = Q / ∆t = K . A . ∆θ / l Em um corpo metálico (bom condutor de calor) cujos estremos tem temperaturas diferentes, surgirá um fluxo de calor através dele, da região mais quente para a região mais fria. Esse fluxo de calor pode ser medido pela expressão: Ф = Q / ∆t = K . A . ∆θ / l

FLUXO DE CALOR Ф = Fluxo de calor; Q = Quantidade de calor; ∆t = Variação do tempo para transferir o calor; l = Comprimento pelo qual o fluxo de calor deverá passar; A = Área da superfície; K = Constante de Condutividade térmica; ∆θ = Diferença de temperatura entre as faces quente e fria.

CONDUTIVIDADE TÉRMICA (K) Capacidade de condução térmica de uma determinada substância. Quanto maior o valor da condutividade térmica , melhor condutora de calor é a substância. K prata = 0,99 cal/s.cm.ºC K alumínio = 0,5 cal/s.cm.ºC K prata > K alumínio Prata é melhor condutora de calor.

TRANSFERÊNCIA DE CALOR (Convecção) Convecção: Processo de transmissão do calor que ocorre nos fluídos (líquidos e gases). Nesse processo o calor é transmitido junto com a matéria. Exemplo: Panela com água!

TRANSFERÊNCIA DE CALOR (Convecção) Na convecção, como existe um aquecimento na parte inferior de um fluído, este sofre uma expansão em seu volume, diminuindo assim sua densidade, dessa forma a parte do fluído que sofre aumento na temperatura tende a subir e trocar de lugar com a parte de menor temperatura.

TRANSFERÊNCIA DE CALOR (Irradiação) Irradiação: Processo de transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas. É a única forma ade transmissão que pode ocorrer no vácuo.

DILATAÇÃO TÉRMICA Dilatação: A temperatura está associada ao grau de vibração das moléculas, por tanto, quando ocorre um aquecimento do corpo existe um aumento da vibração das partículas que o compõe, fazendo com que elas ocupem um espaço maior. Dessa forma o corpo sofre dilatação.

DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS Dilatação linear: Quando o comprimento de um corpo é muito maior que a sua área da secção transversal. “Todas as dimensões sofrem dilatação, porém nesse caso a dilatação da área da secção transversal é desprezada”.

DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS A dilatação linear nos sólidos é dada pela relação: ∆l = l0 . α . ∆θ Onde: ∆l = Dilatação linear. (Variação do comprimento); l0 = Comprimento inicial; α = Coeficiente de dilatação linear; ∆θ = Variação da temperatura.

DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS Dilatação Superficial: Quando a área do sólido é maior que a sua espessura. “Numa chapa por exemplo, a dilatação da espessura é desprezível.”

DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS A expressão para dilatação superficial é: ∆A = A0 . β . ∆θ Onde: ∆A = Dilatação superficial; A0 = Área inicial; β = coeficiente de dilatação superficial ( β = 2α); ∆θ = Variação da temperatura;

DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS Dilatação Volumétrica: Consiste no aumento de todas as dimensões do corpo.

DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS A dilatação volumétrica é dada pela expressão: ∆V = V0 . γ . ∆θ Onde: ∆V = Dilatação Volumétrica; V0 = Volume Inicial; γ = Coeficiente de dilatação volumétrica (3α); ∆θ = Variação da temperatura.

DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS A forma de um líquido é igual ao do recipiente que o contém; A dilatação dos líquidos é sempre volumétrica; A dilatação sofrida pelo líquido é a soma da dilatação sofrida pelo recipiente mais a dilatação aparente. ∆Vl = ∆Vr + ∆Vapar

DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS

EXERCÍCIOS 1) (UFES) Um ventilador de teto, fixado acima de uma lâmpada incandescente, apesar de desligado, gira lentamente algum tempo após a lâmpada estar acesa. Esse fenômeno é devido à: a) convecção do ar aquecido b) condução do calor c) irradiação da luz e do calor d) reflexão da luz e) polarização da luz. Resposta: A

EXERCÍCIOS 2) (MACK-SP) Uma placa de aço sofre uma dilatação de 2,4 cm2, quando aquecida de 100 °C. Sabendo que o coeficiente de dilatação linear médio do aço, no intervalo considerado, é 1,2 x 10-6 °C-1, podemos afirmar que a área da placa, antes desse aquecimento, era: a) 200,0 m2 b) 1,0 m2 c) 100,0 m2 d) 0,010 m2 e) 2,0 m2 Resposta: B

EXERCÍCIOS 3) (Unifor-CE) Fazendo-se passar vapor d’água por um tubo metálico oco, verifica-se que a sua temperatura sobe de 25 °C para 98 °C. Verifica-se também que o comprimento do tubo passa de 800 mm para 801 mm. Pode-se concluir daí que o coeficiente de dilatação linear do metal vale, em °C-1: 1,2 x 10-5 2,5 x 10-5 1,7 x 10-5 2,9 x 10-5 2,1 x 10-5 Resposta: C