Física ao Extremo ...: Condução Convecção Radiação ...

Condução, convecção e irradiação são diferentes processos de propagação do calor. A definição de calor é energia térmica em trânsito, ou seja, está em constante movimentação e transferência entre os corpos do universo. No entanto, para que ocorra transferência de calor entre dois corpos é necessário que ambos possuam diferentes temperaturas, pois dessa forma, o calor irá fluir sempre do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura.

A condução térmica Tipo de propagação do calor que consiste na transferência de energia térmica entre as partículas que compõe o sistema. Por exemplo: coloca-se uma das extremidades de uma barra metálica na chama de fogo. Após alguns instantes, percebe-se que a outra extremidade também esquenta, mesmo estando fora da chama de fogo. Esse fato ocorre porque as partículas que formam o material receberam energia e, dessa forma, passaram a se agitar com maior intensidade. Essa agitação se transfere de partícula por partícula e se propaga em toda a barra até alcançar a outra extremidade. Esse tipo de transferência ocorre com maior ou menor facilidade dependendo da constituição atômica do material, a qual faz com que ele seja classificado condutor ou isolante de calor. Nas substâncias condutoras esse processo de transferência acontece mais rápido como, por exemplo, nos metais. Já nas substâncias isolantes, como na borracha e na lã, esse processo é muito lento. A convecção térmica É o tipo de propagação do calor que ocorre nos fluidos em geral em decorrência da diferença de densidade entre as partes que formam o sistema. Por exemplo: na geladeira os alimentos são resfriados dessa forma. Como sabemos, o ar quente é menos denso que o ar frio e é por esse motivo que o congelador fica na parte de cima da geladeira. Dessa maneira, formam-se as correntes de convecção: o ar quente dos alimentos sobe para ser resfriado e o ar frio desce refrigerando os alimentos, mantendo-os sempre bem conservados. Essa também é a explicação do porquê o ar condicionador ser colocado na parte de cima de um ambiente. A irradiação térmica A condução e a convecção são formas de propagação de calor que para ocorrer é necessário que haja meio material, contudo, existe uma forma de propagação de calor que não necessita de um meio material (vácuo) para se propagar, esta é a irradiação térmica. Esse tipo de propagação do calor ocorre através dos raios infravermelhos que são chamadas ondas eletromagnéticas. É dessa forma que o Sol aquece a Terra todos os dias, como também é o meio que a garrafa térmica mantém, por longo tempo, o café quentinho em seu interior. A garrafa térmica é construída de forma que os três processos de propagação de calor sejam reduzidos ao máximo. Entre suas paredes há o vácuo, o qual impede a propagação do calor por condução. Estas são espelhadas tanto internamente quanto externamente, de forma que os raios infravermelhos sejam refletidos e por último temos a tampa. Esta última quando bem fechada evita o processo de propagação por convecção. Construída dessa maneira, a garrafa térmica mantém sempre bem quentinho o café ou o chá.

Exemplos ...

Condução

Ex.: aquecimento de uma colher de metal.

Processo de transmissão de calor no qual a energia é passada de partícula para partícula. Uma partícula com temperatura maior (mais agitada) transfere energia para a partícula vizinha que passa a vibrar mais intensamente; esta energia para outra partícula, que transfere para outra, e assim sucessivamente. A condução de calor exige um meio material, logo, não pode ser no vácuo.

Convecção

A convecção é o processo de transmissão de energia que se dá através de movimentação de massa fluidas. Não é possível ocorrer convecção no vácuo. Pode ocorrer com líquidos e gases.

Radiação (ou Irradiação)

Ex.: aquecimento de água.

Processo de transmissão de calor através ondas eletromagnéticas (ondas de calor). Trata-se da única forma de propagação de calor que pode ocorrer tanto no vácuo quanto em outros meios. Alguns materiais não permitem propagação de calor, os chamados atérmicos (parede de tijolo). Já os meios que permitem a radiação são chamados diatérmicos.

Ex.: energia solar, que se propaga no vácuo até atingir a atmosfera e chegar até nós.

Garrafa Térmica

A tampa impede a convecção. A parede dupla de vidro impede a condução (o vidro é mau condutor) e a convecção. O vácuo entre as paredes de vidro impede a condução. O vidro espelhado impede a radiação.

Obs.:

- Os iglus, embora feitos de gelo, possibilitam aos esquimós neles residirem porque o gelo não é um bom condutor de calor.

- Em certos dias, verifica-se o fenômeno de inversão térmica, que causa aumento de poluição, pelo de a atmosfera apresentar maior estabilidade. Esta ocorrência é devida ao seguinte fato: as camadas superiores de ar atmosférico têm temperatura superior à das camadas inferiores.

- Para entrar num forno quente, deve-se entrar com uma roupa de lã recoberta de alumínio.

- Nas fábricas onde existem grandes fornos, são colocadas chaminés bem altas. A principal função dessas chaminés é conseguir maior renovação do ar na fornalha, por convecção.

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Primeiro video: CONDUÇÂO