Unidade 9 – Transferência de
Calor
Introdução
Condução
Fluxo de calor
Convecção
Irradiação
Introdução
Você já reparou que as colheres utilizadas para
misturar alimentos em panelas costumam ser feitas
de plástico, madeira ou, quando constituídas de
metal, possuem cabos com esses materiais citados?
Cozinhar com colheres inteiramente metálicas pode
causar queimaduras, pois, enquanto plásticos e
madeira dificultam a transferência de calor entre a
comida e mão do cozinheiro, metais tendem a
facilitar essa transmissão de calor.
Introdução
Ainda analisando fenômenos que ocorrem em uma
cozinha, as garrafas térmicas usadas para
armazenar café conseguem manter essa bebida
quentinha por muito tempo, pois dificultam a
transferência de calor do líquido para o ambiente.
Já nas geladeiras de modelo convencional, o fato de
os congelados ficarem na parte mais alta desse tipo
de eletrodoméstico também está relacionado a uma
das maneiras de o calor se propagar entre corpos
ou substâncias.
Transmissão de Calor
Definição de Calor: Calor é energia térmica
em trânsito motivada por uma diferença de
temperatura, sendo sempre transferida do
meio mais quente para o meio mais frio.
Tipos de Transmissão: é dada de três maneiras
por condução, por convecção e por irradiação.
Condução
É a propagação de calor em que a energia
térmica passa de partícula para partícula,
sem transporte de matéria. Ocorre
principalmente nos metais (condutores
térmicos).
Aplicações de isolantes térmicos
São exemplos de isolantes térmicos:
água, gelo, ar, lã, isopor, vidro, borracha,
madeira, serragem, etc.
Exemplos de isolantes térmicos
Exemplo1: Os iglus,
embora feitos de
gelo, impedem a
condução de calor para
o meio externo.
Elevando, assim sua
temperatura interna.
Exemplos de isolantes térmicos
Exemplo2: As roupas de
frio são um exemplo de
isolante térmico; o ar que
fica retido entre suas
fibras
dificulta
a
condução de calor.
Os pelos dos animais e a
serragem também são
bons isolantes térmicos
porque retêm ar.
Fluxo de calor
Se tomarmos um corpo constituído de material bom
condutor de calor e mantivermos suas extremidades
a diferentes temperaturas, naturalmente ocorrerá um
fluxo de calor da região mais quente para mais fria
(devemos lembrar que se não houvesse diferença
de temperatura – equilíbrio térmico – não haverá
troca de calor).
Esse fluxo de calor – indicado pela letra grega Φ –
pode ser determinado de acordo com a figura e as
equações a seguir:
Fluxo de calor
Q
K.A.∆θ
Φ=
ou Φ =
∆t
L
Fluxo de calor
Quanto maior o valor do coeficiente de
condutividade térmica de uma substância,
melhor condutora de calor ela é considerada.
Por exemplo:
Kprata = 0,99 cal/s.cm.ºC
Kalumínio = 0,50 cal/.cm.ºC
Kprata > Kalumínio então a prata é melhor
condutora de calor do que o alumínio.
Fluxo de calor
As unidades de medida usadas nas
equações anteriores:
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Convecção térmica
É a propagação de calor com transporte de
matéria. Ocorre somente nos líquidos e gases.
Exemplos de Convecção
Exemplo1: Água no fogo.
A água quente na parte
inferior, menos densa, sobe,
enquanto a água fria na parte
superior, mais densa, desce.
Esse movimento de água
quente e água fria, chamado
de corrente de convecção,
faz com que a água se aqueça
como um todo.
Exemplos de Convecção
Exemplo2: Ar condicionado.
Para facilitar o resfriamento
de uma sala, o condicionador
de ar deve ser colocado na
parte superior da mesma.
Assim, o ar frio lançado, mais
denso, desde, enquanto o ar
quente na parte inferior,
menos denso, sobe (corrente
de convecção).
Exemplos de Convecção
Exemplo3: Geladeira.
Para facilitar o resfriamento
da geladeira, o congelador
deve ser colocado na parte
superior da mesma.
Assim, o ar frio próximo ao
congelador, mais denso,
desce, enquanto o ar quente
na parte inferior, menos
denso, sobe (corrente de
convecção).
Exemplo de Convecção
Exemplo5: Brisa litorânea:
De dia, o ar junto à areia se
aquece e, por ser menos
denso, sobe e é substituído
pelo ar frio que estava sobre
a água.
Assim, forma-se a brisa que
sopra do mar para a terra, a
brisa marítima.
Exemplo de Convecção
À noite, o ar junto à
água, agora mais
aquecido, sobe e é
substituído pelo ar frio
que estava sobre a
areia.
Assim, forma-se a brisa
que sopra da terra para
o mar, a brisa terrestre.
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Irradiação térmica
É a propagação de calor através de ondas eletromagnéticas,
principalmente os raios infravermelhos (chamados de ondas de
calor). Ocorre inclusive no vácuo.
Exemplos de Irradiação
Exemplo1: A estufa de
plantas é feita de vidro, que
é transparente à energia
radiante do Sol e opaco às
ondas de calor emitidas
pelos objetos dentro da
estufa.
Assim, o interior da estufa
se mantém a uma
temperatura maior do que o
exterior.
Exemplos de Irradiação
Exemplo2: Na atmosfera terrestre
também ocorre o efeito estufa.
O gás carbônico (CO2) e os
vapores de água presentes no ar
funcionam como o vidro: são
transparentes à energia radiante
que vem do Sol, mas opacos às
ondas de calor emitidas pela
Terra.
Em virtude do aumento
considerável de veículos, indústrias
e fontes poluidoras em geral, os
níveis de gás carbônico e outros
gases têm aumentado na
atmosfera terrestre.
Isso já provocou um aumento na
temperatura média da Terra de
1°C, e previsões para um
aumento de 1,8°C a 4°C para os
próximos 50 anos.
GARRAFA TÉRMICA
A garrafa térmica tem por
finalidade evitar as
propagações de calor.
Ela é constituída por uma
ampola de vidro com faces
espelhadas (as faces
espelhadas evitam a
irradiação).
A ampola tem parede dupla de
vidro com vácuo entre elas (o
vácuo evita a condução e a
convecção).
Externamente, uma camada de
plástico protege a ampola.
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