Propagação de Calor

Propagação de Calor

Nesse resumo veremos os três modos de propagação de calor existentes na natureza. Tal conteúdo vem aparecendo muito pouco nos últimos vestibulares, porém saber esses conceitos podem ser bastante úteis para interpretar enunciado de questões.

1. Condução:

a) Definição:

É o processo de transmissão de calor feita de partícula para partícula sem que haja transporte de matéria de uma região para outra. Ocorre principalmente nos corpos sólidos.

b) Lei de Fourier:

Ao estudar o comportamento de uma propagação de calor através da condução, Joseph Fourier percebeu experimentalmente que a temperatura varia linearmente à medida que se afasta da fonte quente e se aproxima da fonte fria.

Tal estudo gerou a sua própria lei, a qual apresentou uma equação que possibilita calcular o fluxo de calor através da condução, essa equação é apresentada a seguir:

\phi =\frac{k\cdot A\cdot \left ( T_{QUENTE}-T_{FRIA} \right )}{L}

Onde:

ф = fluxo de calor

k = coeficiente de condutibilidade térmica do meio material que conduz calor

A = área da seção transversal do meio que conduz calor

L = comprimento da barra que separa a fonte quente da fonte fria e que realiza a transferência de calor

Lei de Fourier

Lei de Fourier

2. Convecção:

É o processo de transmissão de calor feita por meio do transporte da matéria de uma região para outra, ocorrido devido à diferença de densidade dos líquidos e gases quando estão em diferentes temperaturas.

Observação: Em geral, os líquidos e os gases quando estão quentes são mais leves do que quando estão frios.

3. Irradiação ou Radiação:

Consiste na transmissão de calor por meio das ondas eletromagnéticas, podendo ocorrer tanto no vácuo quanto em meios materiais.

4. Situação real envolvendo as 3 formas de propagação de calor:Vento do mar para a praia no período da manhã.

Vento do mar para a praia

Durante o dia, a irradiação do sol juntamente com o baixo calor específico faz a areia atingir, com maior facilidade, uma temperatura mais alta que a água do mar.

Pelo processo de condução, o ar que se encontra nas proximidades da areia fica mais aquecido que o ar que se encontra nas proximidades da água do mar.

Desse modo, devido à convecção, o ar quente próximo da areia tende a subir e o ar frio, que se encontra nas proximidades da água do mar, tende a se aproximar da praia, o que gera um vento no sentido do mar para a praia.

Observação: a areia possui menor calor específico que a água do mar, ou seja, a areia tem mais facilidade para variar a temperatura do que a água.

5. Exercício de Aplicação:

(Unicamp 2016 – Questão 3 – Versão Q) Um isolamento térmico eficiente é um constante desafio a ser superado para que o homem possa viver em condições extremas de temperatura. Para isso, o entendimento completo dos mecanismos de troca de calor é imprescindível.

Em cada uma das situações descritas a seguir, você deve reconhecer o processo de troca de calor envolvido.
I. As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades vazadas, para facilitar fluxo de energia térmica até o congelador por […]

II. O único processo de troca de calor que pode ocorrer no vácuo é por […].

III. Em uma garrafa térmica, é mantido vácuo entre as paredes duplas de vidro para evitar que o calor saia ou entre por [….].

Na ordem, os processos de troca de calor utilizados para preencher as lacunas corretamente são:

A) condução, convecção e radiação.

B) condução, radiação e convecção.

C) convecção, condução e radiação.

D) convecção, radiação e condução.

Para saber a resposta dessa questão, clique aqui e acesse o gabarito oficial disponibilizado pela Unicamp (procure a resposta da questão 3).

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Professor de Física desde 2008, quando ainda cursava Engenharia Civil na Escola Politécnica da USP, vindo a graduar neste curso em 2013 e posteriormente fazer licenciatura em Física. Lecionou em renomados cursinhos de São Paulo e de São José dos Campos, sendo responsável por várias aprovações em cursos concorridos no Brasil. Ao longo dos 10 anos de carreira passou a acompanhar as mudanças nos vestibulares das estaduais paulistas (Fuvest, Unicamp, Unesp, Famema e Famerp) e no ENEM sendo grande conhecedor de tais concursos. Atualmente é professor de física em todos os anos do Ensino Médio e professor do Kuadro.

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