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.
1. 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.
A
condução de calor é um processo que exige a presença
de um meio material e que, portanto, não ocorre no vácuo.
Verifica-se experimentalmente, que o fluxo de calor F
através de uma placa é proporcional à área
da placa A, à diferença de temperatura DTentre
os meios (1) e (2) que ela separa e é inversamente proporcional
à espessura da placa L.
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".
2. 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 ilustrativos:
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.
3. 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.
EXERCÍCIOS
1. radiação
2. convecção
3. condução
( ) dentro do metal de uma panela que está
no fogo.
( ) na propagação da luz de uma lâmpada
incandescente
A relação numérica, de cima para
baixo, da coluna da direita que estabelece a seqüência de associações
corretas é:
(A) 1 - 2
(B) 1 - 3
(C) 2 - 1
(D) 2 - 3
(E) 3 - 1
2. (PUCRS) No inverno usamos roupas de lã
baseados no fato de a lã...
(A) ser uma fonte de calor.
(B) ser um bom condutor de calor.
(C) ser um bom absorvente de calor.
(D) impedir que o calor do corpo se propague para o meio exterior.
(E) impedir que o frio penetre através dela até
nosso corpo.
3. (PUCRS) Dois copos, com a mesma quantidade
de água, um aluminizado A e outro negro N, ficam expostos
ao Sol durante uma hora. Sendo inicialmente as temperaturas iguais, é
mais provável que ocorra o seguinte:
(A) ao final de uma hora, não se pode dizer qual temperatura
é maior.
(B) as temperaturas são sempre iguais em qualquer instantes.
(C) após uma hora a temperatura N é maior
que a de A.
(D) de início, a temperatura de A decresce (devido
a reflexão) e a de N aumenta.
(E) as temperaturas de N e de A decrescem (devido
à evaporação) e depois crescem.
4. (PUCRS) A irradiação é
o único processo de transmissão de calor:
(A) nos sólidos.
(B) no vácuo.
(C) nos fluidos em geral.
(D) nos gases
(E) nos líquidos.
5. (Prof. Alberto Ricardo Präss) Alguns materiais
são bons condutores de calor. Outros são bons isolantes.
Há ainda alguns que são bons emissores ou absorvedores de
calor.
(Jornal Zero Hora - 14/11/1996 )
Considere as seguintes afirmações
sobre a situação acima e assinale a correta.:
(A) O cristal é um bom condutor de calor,
por isso torna-se necessário segurar a cuia com algum bom refletor
de calor, como o amianto.
(B) O cristal é um bom condutor de calor, por isso torna-se
necessário segurar a cuia com um bom isolante de calor, como o amianto.
(C) O cristal é um bom absorvedor de calor, por isso
torna-se necessário segurar a cuia com algum emissor de calor, como
o amianto.
(D) O cristal é um bom gerador de calor, por isso torna-se
necessário segurar a cuia com algum isolante térmico, como
o amianto.
(E) O cristal é um mau condutor de calor, por isso torna-se
necessário segurar a cuia com algum isolante térmico que
a mantenha aquecida, tal como o amianto.
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