É correto afirmar que o processo de transmissão de calor são?

O frasco de Dewar é um recipiente construído com o propósito de conservar a temperatura das substâncias que ali forem colocadas, sejam elas quentes ou frias. O frasco consiste em um recipiente de paredes duplas espelhadas, com vácuo entre elas e de uma tampa feita de material isolante. A garrafa térmica que temos em casa é um frasco de Dewar. O objetivo da garrafa térmica é evitar ao máximo qualquer processo de transmissão de calor entre a substância e o meio externo.

É CORRETO afirmar que os processos de transmissão de calor são:

 O calor é um tipo de energia que pode ser transferido de um corpo para o outro quando há diferença de temperatura entre eles. A transferência de calor pode ocorrer de três formas: radiação, condução e convecção.

A radiação térmica, também conhecida como irradiação, é uma forma de transferência de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas. Como essas ondas podem propagar-se no vácuo, não é necessário que haja contato entre os corpos para haver transferência de calor. Todos os corpos emitem radiações térmicas que são proporcionais à sua temperatura. Quanto maior a temperatura, maior a quantidade de calor que o objeto irradia. Um exemplo desse processo é o que acontece com a Terra, que, mesmo sem estar em contato com o Sol, é aquecida por ele. Outro exemplo pode ser observado na figura a seguir:

O calor também pode ser transferido de um meio para o outro por meio da condução. Para entender melhor esse processo de transferência de calor, imagine a seguinte situação: segurando uma barra de ferro em uma das suas extremidades e colocando a outra ponta sobre uma chama, ela começará a aquecer. Primeiramente, a parte que está sobre o fogo terá sua temperatura elevada, pois a chama está transferindo energia para a barra. As moléculas que a constituem começarão a ficar agitadas e chocar-se-ão com as outras que não estão em contato com o fogo. Essa agitação será transmitida de molécula para molécula até que todo o objeto fique aquecido.

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É assim que ocorre a condução de calor, a energia propaga-se em virtude da agitação molecular. Esse processo é mais eficiente em materiais como os metais, que são bons condutores de calor. Isso também explica o motivo das panelas serem feitas de metal.

Por fim, há a convecção, que é a forma de transferência de calorcomum para os gases e líquidos. O exemplo a seguir descreve como acontece a convecção:

Ao colocar água para ferver, a parte que está próxima ao fogo será a primeira a aquecer. Quando ela aquece, sofre expansão e fica menos densa que a água da superfície, sendo assim, ela desloca-se para ficar por cima, enquanto a parte mais fria e densa move-se para baixo. Esse ciclo repete-se várias vezes e forma uma corrente de convecção, que é ocasionada pela diferença entre as densidades, fazendo com que o calor seja transferido para todo o líquido. Observe a figura:

Convecção é um processo de transmissão de calor que ocorre pela movimentação interna de um fluido, como o ar ou água. A convecção surge quando há um gradiente de temperatura em um fluido. Desse modo, as regiões mais quentes desse, que são menos densas que as restantes, movem-se, dando origem a correntes de convecção ascendente. O restante do fluido que se encontra em menor temperatura tende a “descer”, já que sua densidade é um pouco maior.

Veja também: Três erros comuns em termologia

Tópicos deste artigo

• 1 - Transmissão de calor por convecção
• 2 - Fórmula para a convecção térmica
• 3 - Exemplos de convecção
• 4 - Condução e radiação

Transmissão de calor por convecção

A convecção, também conhecida como convecção térmica, surge da tendência que a maioria dos fluidos exibem quando aquecidos: eles se expandem, tornando-se menos densos. A diferença de densidade faz com que o fluido ascenda graças à ação da força de empuxo. O movimento convectivo acontece até que todo o fluido fique sob a mesma temperatura.

Além da convecção natural, que ocorre graças ao empuxo, existe a convecção forçada. Nesta o ar frio é bombeado para cima, enquanto o ar quente move-se para baixo, do mesmo modo quando colocamos um ventilador de teto para refrescar uma sala.

Diferentemente dos outros processos de transferência de calor, na convecção ocorre a transferência de massa, uma vez que o calor é transmitido pelo fluido em movimento. Além do processo de convecção, existem outros dois processos de transferência de calor: a condução e a radiação.

A convecção térmica só pode ocorrer no interior de um fluido que esteja sujeito à ação da gravidade, de modo que o empuxo seja capaz de “bombear” o fluido menos denso para cima. Durante sua subida, o fluido tende a ceder calor para suas vizinhanças, de modo que sua densidade aumente-se gradativamente, fazendo-o afundar novamente.

O processo de convecção pode ser observado durante o aquecimento da água e também é um dos principais responsáveis pelo deslocamento das massas de ar que ocorre na atmosfera terrestre.

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Fórmula para a convecção térmica

A fórmula utilizada para o cálculo de transferência de calor por convecção térmica é dada pela lei de Newton do resfriamento. Essa lei afirma que a taxadetransferênciadecalor é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre o corpo e as suas vizinhanças. Confira:

Q - calor (J )

Δt - intervalo de tempo (s)

h - coeficiente de transferência térmica (W/m²K)

A - área da transferência de calor (m²)

TSUP - temperatura da superfície do fluido (K)

TAMB - temperatura do ambiente (K)

No caso da convecção, o coeficiente de transferência térmica (h) está relacionado a uma grande quantidade de variáveis, tais como a viscosidade do fluido e a condutividade térmica. Entretanto, para a maioria dos casos, é possível assumir que h é uma função que depende diretamente da diferença de densidade do fluido, provocada por sua dilatação térmica.

Veja também: O que é equilíbrio térmico?

Exemplos de convecção

Confira alguns exemplos:

• Os aquecedores são instalados próximos ao piso dos cômodos já que a densidade do ar quente é menor que a densidade do ar frio, fazendo com que o ar que sai do aquecedor suba, elevando a temperatura de todo o cômodo.

• O ar condicionado é instalado no alto, desse modo, o ar frio que ele injeta no interior no ambiente tende a descer, graças à sua densidade.

• Os exaustores, comuns em mercados e galpões, são usados para que o ar quente que sobe possa circular para o exterior das construções, mantendo-as resfriadas.

• O material magmático (lava) move-se no interior do manto terrestre e é expelido pelos vulcões, devido às correntes de convecção.

• A radiação solar evapora a água, esse vapor sobe e condensa-se ao atingir grandes altitudes, dando origem a nuvens de chuva.

Veja também: Dilatação superficial: fórmula, experimento, exercícios

Condução e radiação

Confira as características principais dos demais processos de transferência de calor:

• Condução: ocorre quando há contato entre as superfícies de diferentes corpos e no interior dos sólidos. Nesse processo não há transferência de massa, e sim o “contato” entre as moléculas da interface que trocam energia entre si. Quando pisamos no asfalto quente, ou em um piso cerâmico, a maior parte do calor é transferida pelo processo de condução.

• Radiação: é o processo de transferência de calor que ocorre pela emissão de ondas eletromagnéticas, sendo a principal dessas o infravermelho. Quando muito quentes, alguns corpos tornam-se incandescentes e passam a emitir luz visível em frequências próximas ao vermelho, ao amarelo e até mesmo ao azul, como ocorre durante a queima do gás de cozinha.

Por Me. Rafael Helerbrock

Quais são os processos de transmissão de calor?

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