FÍSICA/TERMOFÍSICA TRANSMISSÃO
TRANSMISSÃO DE CALOR
‘’Sempre de quem tem mais(temperatura) para quem
tem menos”
Espontaneamente, o calor sempre se propaga das
regiões mais quentes para as mais frias.
Dois sistemas isolados a temperaturas diferentes irão
trocar calor até que suas temperaturas sejam as mesmas (equilíbrio
térmico). Estas trocas de calor poderão ocorrer de três formas
diferentes:
1. Condução 2. Convecção 3. Irradiação (radiação).
TAXA (temporal) DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
(H), é a razão entre a quantidade de calor (Q) propagada através
da área(S) e o intervalo de tempo (t) gasto H= Q /t
CONDUÇÃO
DE CALOR Prof. Alexandre Ortiz Calvão pág. 1
CONVECÇÃO
“Durante a convecção a energia é transmitida pelo
próprio fluxo de gás ou de líquido”.
Na transmissão de calor por convecção as moléculas
mais quentes são movimentadas de um lugar para
outro. Sendo a energia térmica levada com elas.
Para que haja convecção é necessário que as
moléculas tenham mobilidade, isto é, que o meio seja
um fluido(líquido ou gás).
O processo de transferência de calor por conveção é
muito complexo e não existe uma equação simples e
geral, para descrevê-lo.
Na condução de calor, a energia térmica é
transmitida de partícula para partícula (átomos,
moléculas ou elétrons) pela colisão direta das
mesmas. No vácuo o calor não pode se propagar por
condução.
Aplicações.
a)Ventos. Todos os ventos na atmosfera são correntes
sólidos convectivas de grandes dimensões.
A transmissão de calor entre
geralmente é feita por condução.
LEI DE FOURIER
A energia térmica (Q) transmitida através de um
objeto retângular num certo intervalo de tempo (t)
é:
Q / t = ­ k(T) . A . (T2 – T1) / x
Onde x é a espessura do objeto na direção do fluxo
de calor, A é a área através da qual o calor flui, e T1 e
T2 são as temperaturas das superfícies fria e quente,
respectivamente. A área é perpendicular a direção
do fluxo de calor. A constante, K, é a condutividade
térmica.
CONDUTIVIDADES TÉRMICAS
Materiais
Condutividade
W/m . K
Aço inoxidável
14
Cobre
401
Ar (seco)
0,026
Espuma de Poliuretano
0,024
Lã mineral
0,043
Fibra de vidro
0,048
Pinho branco
0,11
Vidro comum
1,0
RADIAÇÃO
“Até mesmo no vácuo o calor se propaga”
A radiação de calor é o processo de transmissão de
energia através de ondas eletromagnéticas (ex. luz e
ondas de rádio etc). Este tipo de transferência de
energia, também pode ocorrer no vácuo.
- Todos os objetos que estejam acima do zero grau
absoluto irradiam energia.
Um corpo, estando em equilÍbrio térmico com suas
vizinhaças, irradia e absorve energia à mesma taxa,
e, por isso, a sua temperatura permanece constante.
Lei de Stefan-Boltzmann. A taxa de radiação
H=Dq/Dt de uma superfície de área A, com uma
temperatura T e emissividade e, pode ser expressa
pela relação:
H= A e  T4
onde  é uma constante fundamental denominada
constante de Stefan-Boltzmann (=5,67.10-8 W/m2k4).
A letra “e” é a emissividade da superfície.
Geralmente a emissividade de uma superfície clara e
menor do que uma escura, seus valores são obtidos
em laboratório e estão tabelados.
CORPO NEGRO: é um corpo que absorve toda a radiação
que sobre ele incide e tem emissividade igual a “1”.
Lei de resfriamento de Newton. A taxa de resfriamento
de um corpo é aproximadamente proporcional à diferença
de temperatura entre o corpo e suas vizinhaças.
APLICAÇÕES.
a) Os fornos de micro­ondas aquecem e/ou cozinham os alimentos por irradiação.
b) Fotossíntese. A energia necessária para a fotossíntese dos vegetais é obtida por irradiação.
FÍSICA/TERMOFÍSICA TRANSMISSÃO
TC­ Transmissão de calor pág. 1 TC5_transcal.odt 1. Quando se coloca uma colher de metal numa sopa quente, logo a colher também estará quente. A transmissão de calor através da colher é chamada:
a) agitação; b) condução; c) irradiação; d) convecção. R: b 2. A blusa de lã é um bom isolante térmico porque:
a) é muito espessa; b) retém bastante ar no seu interior; c) impede a passagem da corrente de ar pelo corpo;
d) impede a transpiração e a conseqüente diminuição de temperatura do corpo. R: b 3. Nas geladeiras, a fonte fria (o congelador) deve ser colocada:
a) na parte inferior, pois o ar quente é resfriado lá; b) na parte superior, pois o ar quente tende a se elevar; c) na parte inferior, pois o ar frio é mais denso e desce para o fundo; d) no meio do refrigerador.
4. O processo de transmissão de calor que só ocorre no vácuo (onde não tem ar) é:
a) condução; b) convecção; c) absorção; d) irradiação.
5. Para servir uma feijoada na mesa, é melhor colocá­la numa panela de:
a) alumínio; b) ferro; c) cobre; d) barro.
6. Ao misturarmos num copo água gelada com água na temperatura ambiente, com o objetivo de bebê­la, devemos: a) misturar de qualquer modo; b) colocar a água quente sobre a água fria; c) colocar primeiro a água fria e depois a quente; d) colocar a água fria após a água quente, para obtermos uma melhor mistura.
7. No processo de condicionamento de ar de um recinto fechado: a) no inverno o ar quente deve entrar pela parte inferior da sala; b) no verão o ar frio deve entrar pela parte inferior da sala; c) tanto no verão quanto no inverno a entrada do ar deve ser pela parte inferior ; d) tanto no verão quanto no inverno a entrada do ar deve ser pela parte superior.
8. A transmissão de calor ocorre sempre:
a) no vácuo;
b) entre dois sólidos;
c) no sentido dos corpos de menor temperatura;
d) no sentido dos corpos de maior temperatura.
9. Entre os aparelhos abaixo assinale aquele que não tenha funcionamento diretamente ligado à transmissão de calor:
a) chuveiro elétrico; b) utensílios para cozinhar alimentos;
c) liqüidificador; d) geladeira.
10. Colocando­se a mão para fora da janela de um automóvel em movimento, ela esfria rapidamente. Isto se deve a:
a) estar mais frio fora do que dentro do carro;
b) à convecção que acelera a troca de calor;
c) irradiação que é acelerada pelo movimento;
d) condução de calor da mão para o ar.
11. Nos líquidos, o calor se propaga por:
a) condução interna; b) convecção; c) condução externa;
d) irradiação.
12. Um cobertor de lã tem por função:
a) dar calor ao corpo;
DE CALOR Prof. Alexandre Ortiz Calvão pág. 2
b) impedir a entrada do frio;
c) reduzir a transferência de calor do corpo para o exterior;
d) comunicar sua temperatura ao corpo.
13. Uma lareira aquece uma sala:
a) por irradiação e convecção; b) exclusivamente por convecção; c) principalmente por condução;
d) exclusivamente por condução.
14. A Terra recebe energia do Sol graças a:
a) condução do calor; b) convecção de energia térmica; c) reflexão do calor; d) irradiação do calor;
R: d
15. Num planeta completamente desprovido de fluidos apenas pode ocorrer propagação de calor por:
a) comvecção e condução; b) convecção e irradiação; c) condução e irradiação; d) irradiação;
e) convecção;
R: c
16. 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 da luz e do calor; c) irradiação da luz e do calor; d) reflexão da luz; e) polarização da luz;
17. A finalidade da utilização de um ventilador para atenuar a sensação de "calor" é:
a) aumentar a concentração de vapor de água junto à pele, resfriando­a.
b) diminuir a concentração de vapor de água junto à pele, aumentando a velocidade de evaporação do suor.
c) diminuir a velocidade de evaporação do suor, mantendo­o mais tempo em contato com a pele para que esta se resfrie.
d) reduzir a temperatura do ambiente.
e) aumentar a temperatura do ambiente, acelerando, assim, a velocidade de evaporação do suor. 18. Numa noite fria, preferimos usar cobertores de lã para nos cobrirmos. No entanto, antes de deitarmos, mesmo que existam vários cobertores sobre a cama, percebemos que ela está fria, e somente nos aquecemos depois que estamos sob os cobertores há algum tempo. Isso se explica porque:
a) o cobertor de lã não é um bom absorvedor de frio, mas nosso corpo sim.
b) o cobertor de lã só produz calor quando está em contato com nosso corpo.
c) o cobertor de lã não é um aquecedor, mas apenas um isolante térmico.
d) enquanto não nos deitamos, existe muito frio na cama que será absorvido pelo nosso corpo.
e) a cama, por não ser de lã, produz muito. frio e a produção de calor pelo cobertor não é suficiente para seu aquecimento sem a presença humana.
19. Uma garrafa térmica é feita de vidro espelhado para:
a) evitar a perda de calor por convecção.
b) facilitar que o calor seja conduzido para o seu interior, aumentando a temperatura do líquido contido na garrafa.
c) evitar a fuga de vapor de água.
d) refletir a radiação infravermelha.
e) permitir o rápido equilíbrio térmico com o meio exterior.
20. Dois blocos de madeira estão, há longo tempo, em contato direto com um outro de mármore, constituindo um sistema isolado. Pode­se concluir que:
a) a temperatura de cada bloco é distinta dos demais;
b) a temperatura dos blocos de madeira é maior que a do bloco de mármore;
FÍSICA/TERMOFÍSICA TRANSMISSÃO
c) os três blocos estão em equilíbrio térmico entre si;
d) os três blocos estão à mesma temperatura apenas se possuem a mesma massa;
e) os blocos estão à mesma temperatura apenas se possuem o mesmo volume;
21. Os iglus, embora feitos de gelo, possibilitam aos esquimós neles residirem porque:
a) o calor específico do gelo é maior do que o da água;
b) o calor específico do gelo é extraordinariamente pequeno, comparado ao da água;
c) a capacidade térmica do gelo é muito grande;
d) o gelo não é um bom condutor de calor;
e) a temperatura externa é igual à interna;
22. O fato de o calor passar naturalmente de um corpo para outro deve­se:
a) à quantidade de calor existente em cada um;
b) à diferença de temperatura entre eles;
c) à energia cinética total de suas moléculas;
d) ao número de calorias existentes em cada um;
23. O fenômeno da convecção térmica se verifica:
a) somente em sólidos; b) somente em líquidos; c) somente em gases; d) líquidos e gases;
24. A transmissão de calor por condução só é possível:
a) nos sólidos; b) nos líquidos; c) no vácuo;
d) nos meios materiais;
25. Tocando com a mão num objeto metálico à temperatura ambiente, notamos que parece mais frio que um objeto de madeira à mesma temperatura.
a) realmente a madeira é sempre mais quente à temperatura ambiente;
b) os metais custam muito a entrar em equilíbrio térmico com o ambiente;
c) os metais são sempre mais frios que a temperatura ambiente;
d) o calor que a mão fornece se escoa rapidamente a todo o metal, devido a sua grande condutibilidade térmica;
Respostas:
1b, 2b, 3b, 4d, 5d, 6d, 7a, 8c, 9c, 10b, 11b, 12c, 13a, 14d, 15c, 16a, 17b, 18c, 19d, 20c, 21d, 22b, 23d, 24d, 25d, 26) (Fuvest) Nas geladeiras, o congelador fica sempre na parte de cima para:
a) Manter a parte de baixo mais fria que o congelador. b) Manter a parte de baixo mais quente que o congelador. c) Que o calor vá para o congelador. d) Acelerar a produção de cubos de gelo.
e) Que o frio vá para o congelador.
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d) A xícara que se aquece com o café quente.
e) A água que é aquecida numa panela colocada sobre a chama, no fogão.
29)(OSEC­SP)Ao encostarmos a mão em uma peça de cobre maciça e em seguida em um objeto de madeira, ambos à mesma temperatura ambiente, temos a sensação de que o cobre está mais frio porque:
a) a capacidade térmica da madeira é maior que a do cobre.
b) o calor específico do cobre é menor que o da madeira.
c) a condutibilidade térmica do cobre é maior que a da madeira.
d) a irradiação do calor da mão em contato com o cobre é menor do que quando em contato com a da madeira.
e)a convecção no cobre é superior à observada na madeira.
30) (Mack­SP)Numa noite fria, preferimos usar cobertores de lã para nos cobrirmos. No entanto, antes de deitarmos, mesmo que existam vários cobertores sobre a cama, percebemos que ela está fria, e somente nos aquecemos depois que estamos sob os cobertores algum tempo. Isso se explica porque:
a) o cobertor de lã não é um bom absorvedor de frio, mas nosso corpo sim.
b) o cobertor de lã só produz calor quando está em contato com o nosso corpo.
c) o cobertor de lã não é um aquecedor, mas apenas um isolante térmico.
d) enquanto não nos deitamos, existe muito frio na cama que será absorvido pelo nosso corpo.
e) a cama, por não ser de lã, produz muito frio e a produção de calor pelo cobertor não é suficiente para seu aquecimento sem a presença humana.
31)(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) convenção do ar aquecido. b) condução do calor. c) irradiação da luz e do calor. d) reflexão da luz. e) polarização da luz.
32) (PUC) Uma garrafa térmica é espelhada internamente e isolada de suas paredes externas para impedir que o calor se propague, respectivamente, por:
a) irradiação e condução. b) condução e irradiação. c) condução e convecção. d) irradiação e convecção. e) convecção e convecção. 33) (U.F.GO) O sentido da transição de calor entre dois corpos depende:
27) (UF Viçosa) As afirmativas abaixo referem­se aos a) de seus estados físicos b) de suas temperaturas c) de processos de transmissão de calor: (condução, convenção e suas quantidades de calor d) de suas densidades e) de radiação)
seus calores específicos
I) A condução se dá apenas em meios materiais.
II) A convenção exige um meio fluído
II) Os três processos exigem um meio material
É(são) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s):
a) I b) II c) III d) I e III e) I e II
R: e
28) (PUC) Em qual dos casos a seguir a propagação do calor se dá principalmente por condução:
a) Água quente que cai do chuveiro.
b) A fumaça que sobe pela chaminé.
c) O cigarro que acende mediante o uso de uma lente que .
concentra os raios de sol sobre ele.