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. R: c DE CALOR Prof. Alexandre Ortiz Calvão pág. 3 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.