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   PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

  

INTRODUÇÃO
 
   Transmissão de calor é a denominação dada à passagem da energia térmica ( que durante a transferência recebe o nome de calor) de um corpo para outro ou de uma parte para outra de um mesmo corpo. Essa transmissão pode se processar de três maneiras diferentes: condução, convecção e irradiação.

2. CONDUÇÃO

   É o processo de transmissão de calor em que a energia térmica passa de um local para outro através das partículas do meio que os separa. Na condução a passagem da energia de uma região para outra se faz da seguinte maneira: na região mais quente, as partículas têm mais energia, vibrando com mais intensidade; com esta vibração cada partícula transmite energia para a partícula vizinha, que passa a vibrar mais intensamente; esta transmite energia para a seguinte e assim sucessivamente.

  Um exemplo disso é quando você aquece uma ponta de uma barra de metal. Com a elevação de temperatura, os átomos desta ponta passam a vibrar mais intensamente e esta agitação é transmitida para os átomos vizinhos até atingir a outra extremidade. Se uma pessoa estiver segurando a outra extremidade irá sentir a alteração de temperatura

.

   A condução de calor é um processo que exige a presença de um meio material e que, portanto, não ocorre no vácuo.
 
 

 
Onde C é o coeficiente de condutibilidade térmica do material da placa.
   Os metais são muito bons condutores de calor, logo, têm C "grande".A madeira é péssima condutora de calor, logo, tem C "pequeno".

 Aplicações

Por que usamos agasalho?
     Os agasalhos são feitos de bons isolantes térmicos, que reduzem consideravelmente a perda de calor do nosso corpo para o ambiente. Geralmente nosso corpo está em uma temperatura maior do que a do ambiente, assim constantemente há transferência de calor do nosso corpo para o ambiente. Com o agasalho essa perda de calor é reduzida consideravelmente.

Por que, em um mesmo ambiente, alguns objetos parecem estar mais frios que outros?
     Peças de diferentes materiais podem estar em uma mesma temperatura e parecerem estar com temperaturas diferentes quando você toca-las, como por exemplo um pedaço de madeira e outro de metal. Isso ocorre porque o metal é melhor condutor de calor do que a madeira. O calor da sua mão é transferido mais rapidamente para o metal, por isso ele parece estar mais frio que a madeira.

Como cozinhar uma carne mais rapidamente?
     Colocando uma haste metálica no meio da carne, sendo a haste melhor condutora de calor que a carne, há transferência de calor para o interior da carne mais rapidamente. Sem o uso da haste a carne demoraria mais tempo para cozinhar.


 
3. CONVECÇÃO

   Consideremos uma sala na qual se liga um aquecedor elétrico em sua parte inferior.O ar em torno do aquecedor se aquece, tornando-se menos denso que o restante. Com isto ele sobe e o ar frio desce, havendo uma troca de posição do ar quente que sobe e o ar frio que desce. A esse movimento de massas de fluido chamamos convecção e as correntes de ar formadas são correntes de convecção.
Portanto, convecção é um movimento de massas de fluido, trocando de posição entre si. Notemos que não tem significado falar em convecção no vácuo ou em um sólido, isto é, convecção só ocorre nos fluidos.

Exemplos

1) No verão, deve-se introduzir o ar refrigerado nas salas pela parte superior, para que, devido à sua maior densidade, ele desça, provocando a circulação de ar. No inverno, o ar quente deve ser introduzido pela parte inferior da sala.  

2) À beira-mar, a areia, tendo calor específico sensível muito menor que o da água, se aquece mais rapidamente que a água durante o dia e se resfria mais rapidamente durante a noite.

DURANTE O DIA: O ar próximo da areia fica mais quente que o restante e sobe, dando lugar a uma corrente de ar da água para a terra. É o vento que, durante o dia, sopra do mar para a terra.

 
DURANTE A NOITE: O ar próximo da superfície da água se resfria menos. Com isto ele fica mais quente que o restante e sobe, dando lugar a uma corrente de ar da terra para a água. É o vento que, durante a noite, sopra da terra para o mar.

Nas geladeiras o congelador é sempre colocado na parte superior, para que o ar se resfrie na sua presença e desça, dando lugar ao ar mais quente que sobe.As prateleiras são feitas em grades (e não inteiriças) para permitir a convecção do ar dentro da geladeira.

Aplicações

Como são resfriados os alimentos na geladeira?
     O congelador da geladeira é onde está localizado a temperatura mais baixa da geladeira. A camada de ar em contato com o congelador se resfria e, ficando menos denso, desloca-se para a parte de baixo. Esse ar frio recebe calor dos alimentos, que aquece e sobe entrando em contato com o congelador, se resfriando novamente. Esse processo é ininterrupto.

Os ventos são corrente de convecção?

     Os ventos em geral são corrente de convecção originadas pela diferença de temperatura entre

duas regiões da atmosfera. As correntes de convecção que se movem para cima (mais quentes) são aproveitadas por alguns pássaros, aviões planadores e asa-delta para ganharem altitude. 

4. IRRADIAÇÃO

   É o processo de transmissão de calor através de ondas eletromagnéticas (ondas de calor). A energia emitida por um corpo (energia radiante) se propaga até o outro, através do espaço que os separa.

   Sendo uma transmissão de calor através de ondas eletromagnéticas, a radiação não exige a presença do meio material para ocorrer, isto é, a radiação ocorre no vácuo e também em meios materiais.

   Entretanto, não são todos os meios materiais que permitem a propagação das ondas de calor através deles.
   Toda energia radiante, transportada por onda de rádio, infravermelha, ultravioleta, luz visível, raio X, raio gama, etc., pode converter-se em energia térmica por absorção.    Porém, só as radiações infravermelhas são chamadas de ondas de calor.

   ATENÇÃO:

   Um corpo bom absorvente de calor é um mau refletor.
   Um corpo bom refletor de calor é um mau absorvente.

   TODO BOM ABSORVENTE É BOM EMISSOR DE CALOR.
   TODO BOM REFLETOR É MAU EMISSOR.

   Exemplo:
   Corpos negros são bons absorventes e corpos claros são bons refletores de calor.

Aplicações

Por que usamos roupas claras no verão?
     As roupas de cor mais escura absorvem mais radiação do que as roupas mais claras. Assim os corpos escuros expostos ao sol durante o verão recebem mais radiação do que os mais claros.

Como funciona uma garrafa térmica?
     A garrafa térmica mantêm durante certo tempo a temperatura do corpo colocado em seu interior. Isso ocorre porque na construção da garrafa é preciso evitar que haja perda de calor, seja ela como for. No espaço interno da parede dupla da garrafa é feita de vácuo para evitar a condução do calor. As paredes são espelhadas para refletir a radiação térmica e as correntes de convecção são evitadas mantendo o conjunto sempre fechado.

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