Existem três formas de transmissão de calor: condução, convecção e radiação. Cada uma dessas formas de transferência de energia térmica ocorre de maneiras diferentes e desempenha um papel importante na regulação da temperatura em diversos sistemas. Neste texto, vamos explorar mais detalhadamente cada uma dessas formas de transmissão de calor e como elas influenciam nosso dia a dia.
Descubra as 3 maneiras de transmissão de calor no mundo da física térmica.
Quando se trata de transferência de calor, existem três formas principais de transmissão: condução, convecção e radiação. Cada uma dessas formas desempenha um papel importante na dissipação de calor e no equilíbrio térmico dos sistemas.
A condução é o processo pelo qual o calor é transferido através de um material sólido, sem a necessidade de movimento das partículas. Isso ocorre devido à interação entre as partículas vizinhas, que compartilham energia térmica umas com as outras. Um exemplo comum de condução é quando uma extremidade de uma barra de metal é aquecida e o calor se propaga ao longo do material até a outra extremidade.
A convecção ocorre em fluidos, como líquidos e gases, e envolve a transferência de calor devido ao movimento das partículas. Quando uma região de um fluido é aquecida, as partículas se tornam menos densas e sobem, enquanto as partículas mais frias descem para ocupar o espaço deixado pelas partículas quentes. Esse movimento de massas de fluido carrega energia térmica e ajuda a distribuir o calor de forma mais eficiente.
Por fim, a radiação é a forma de transmissão de calor que não requer um meio material para se propagar. Nesse processo, o calor é transferido através de ondas eletromagnéticas, como a luz solar que aquece a Terra. A radiação térmica pode ocorrer no vácuo e é responsável por uma parte significativa do calor que recebemos do Sol.
Em resumo, a condução ocorre em sólidos, a convecção em fluidos e a radiação pode ocorrer no vácuo. Compreender esses mecanismos de transmissão de calor é essencial para a física térmica e para o design de sistemas de refrigeração e aquecimento mais eficientes.
Compreendendo os processos de condução, convecção e radiação na transferência de calor.
Quando falamos sobre transferência de calor, existem três formas principais pelas quais a energia térmica pode se mover de um lugar para outro: condução, convecção e radiação. Cada uma dessas formas tem características únicas e desempenha um papel importante no equilíbrio térmico de um sistema.
A condução é o processo pelo qual o calor se propaga através de um material, sem que haja movimento macroscópico das partículas desse material. Isso ocorre porque as partículas mais quentes transferem energia térmica para as partículas mais frias vizinhas, criando um fluxo de calor. Materiais bons condutores, como metais, permitem que o calor se espalhe rapidamente, enquanto materiais isolantes, como o vidro, são maus condutores.
A convecção, por outro lado, envolve o transporte de calor por meio do movimento de um fluido (líquido ou gás). Quando uma parte do fluido é aquecida, ela se torna menos densa e sobe, enquanto o fluido mais frio desce para ocupar seu lugar. Esse movimento de massa ajuda a transferir calor de um lugar para outro de forma eficiente. Um exemplo comum de convecção é a circulação de ar quente em uma sala aquecida.
A radiação é a forma de transferência de calor que não requer um meio material para se propagar. Em vez disso, a energia térmica é transmitida por meio de ondas eletromagnéticas, como a luz solar. Corpos quentes emitem radiação térmica na forma de calor, que pode ser absorvida por objetos mais frios. Isso explica por que podemos sentir o calor do sol mesmo a uma distância considerável.
Em resumo, a condução, convecção e radiação são os processos fundamentais de transferência de calor que ocorrem em nosso cotidiano. Compreender como cada um deles funciona é essencial para controlar a temperatura em sistemas e ambientes diversos.
Como ocorre a transmissão de calor entre corpos?
Quando falamos em transmissão de calor entre corpos, estamos nos referindo ao processo pelo qual a energia térmica se desloca de um corpo para outro. Existem três formas principais de transmissão de calor: condução, convecção e irradiação.
A condução ocorre quando o calor é transferido através de um material, de molécula para molécula, sem que haja movimento macroscópico da substância. Isso acontece, por exemplo, quando seguramos a extremidade de uma barra de metal e a outra extremidade é aquecida – o calor se propaga ao longo da barra até atingir nossa mão.
Já a convecção envolve a transferência de calor através de um fluido (líquido ou gás) em movimento. O calor é transferido pelas correntes de convecção, que se formam devido à diferença de temperatura no fluido. Um exemplo comum de convecção é o aquecimento de uma panela de água no fogão, onde as correntes de calor fazem a água se movimentar e se aquecer de maneira uniforme.
Por fim, a irradiação é a forma de transmissão de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, como a luz solar. Nesse processo, não há a necessidade de um meio material para a transferência de calor, sendo possível que esse se propague através do vácuo. Um exemplo prático de irradiação é o calor que recebemos do Sol, mesmo estando a milhões de quilômetros de distância.
Portanto, a transmissão de calor entre corpos pode ocorrer de diversas formas, sendo importante compreender cada uma delas para entender como a energia térmica se desloca no nosso cotidiano.
Três formas de transferência de calor: convecção, condução e radiação.
Existem três formas principais de transferência de calor: convecção, condução e radiação. Cada uma dessas formas desempenha um papel fundamental na transferência de calor entre objetos com diferentes temperaturas.
A convecção ocorre quando o calor é transferido através do movimento de um fluido, como ar ou água. Quando uma parte do fluido é aquecida, ela se torna menos densa e sobe, enquanto o fluido mais frio desce para ocupar seu lugar. Esse movimento de massas de fluido é o que causa a transferência de calor.
A condução, por outro lado, ocorre quando o calor é transferido através de um material sólido, sem que haja movimento das partículas. As partículas mais próximas da fonte de calor ganham energia e a transferem para as partículas vizinhas, resultando em um aumento da temperatura ao longo do material.
Por fim, a radiação é a forma de transferência de calor que ocorre através de ondas eletromagnéticas, sem a necessidade de um meio material para se propagar. Por exemplo, a radiação solar é responsável por aquecer a Terra através do espaço vazio. Esse tipo de transferência de calor é mais eficaz em materiais transparentes, que permitem a passagem das ondas eletromagnéticas.
Em resumo, a convecção ocorre através do movimento de fluidos, a condução ocorre através de sólidos e a radiação ocorre através de ondas eletromagnéticas. Cada uma dessas formas desempenha um papel único na transferência de calor e é essencial para entender como o calor se move entre os objetos.
Quais são as três formas de transmissão de calor?
As formas de transmissão de calor podem ser por radiação, condução e convecção. Calor é a transferência de energia cinética de um meio ou objeto para outro, ou de uma fonte de energia para um meio ou objeto.
A unidade padrão de calor no Sistema Internacional de Unidades (SI) é a caloria (cal), que é a quantidade de transferência de energia necessária para elevar a temperatura de um grama de água líquida pura até um grau Celsius, desde que A temperatura da água é maior que o ponto de congelamento e menor que o ponto de ebulição.
Às vezes, a quilocaloria (kcal) é especificada como uma unidade de calor; e com menos uso, a unidade térmica britânica (Btu). Essa é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um quilo de água líquida pura em um grau Fahrenheit.
A Segunda Lei da Termodinâmica afirma que a transferência de calor ocorre para manter o equilíbrio térmico.
A transferência de calor ocorre para manter esse princípio quando um objeto está em uma temperatura diferente de outro objeto ou de seus arredores.
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Condução
Quando as partículas de matéria estão em contato direto, o calor é transferido por condução. Átomos adjacentes de energia mais alta vibram uns contra os outros, o que transfere a energia mais alta para a energia mais baixa, ou temperatura mais alta a uma temperatura mais baixa.
Ou seja, átomos de maior intensidade e maior calor vibrarão, deslocando elétrons para áreas de menor intensidade e menos calor.
Fluidos e gases são menos condutores que os sólidos (os metais são os melhores condutores), devido ao fato de serem menos densos, o que significa que há uma maior distância entre os átomos.
Na condução, a transferência de calor ocorre sem a mistura da massa. A taxa de transferência de calor por condução é regida pela lei de Fourier de condução de calor .
Condução é como o calor flui entre dois objetos sólidos que estão em temperaturas diferentes e se tocam (ou entre duas partes do mesmo objeto sólido, se estiverem em temperaturas diferentes).
Um exemplo prático é andar descalço no chão de pedra e você sentirá o frio porque o calor flui rapidamente do corpo para o chão por condução.
Outro exemplo é mexer uma panela de sopa com uma colher de metal e em breve você terá que encontrar uma de madeira em seu lugar: já que o calor viaja rapidamente ao longo da colher, levando a sopa quente aos dedos.
Convecção
A transferência de calor entre uma superfície e um líquido ou gás em movimento é conhecida como convecção.
À medida que o fluido ou o gás viaja mais rapidamente, a transferência de calor por convecção aumenta. Os tipos de convecção existentes são convecção natural e convecção forçada.
Convecção natural é quando o movimento do fluido resulta dos átomos quentes no líquido, onde os átomos quentes se movem para cima, em direção aos átomos mais frios do ar e o fluido se move para baixo devido à influência da gravidade.
Convecção forçada é o local onde o fluido é forçado a viajar na superfície por um ventilador, uma bomba ou alguma outra fonte externa.
Na convecção, o calor é transferido para um fluido em movimento na superfície sobre a qual flui através da difusão molecular combinada e do fluxo a granel.
Convecção envolve condução e fluxo de fluido. A taxa de transferência de calor por convecção é regida pela lei de Newton de resfriamento .
A convecção é a principal maneira pelo qual o calor flui através de líquidos e gases. Um exemplo é colocar uma panela de sopa fria e líquida no fogão e acender a chama. A sopa no fundo da panela, mais próxima do calor, esquenta rapidamente e se torna menos densa que a sopa fria acima.
A sopa mais quente sobe e a sopa mais fria acima cai para tomar o seu lugar. Muito em breve há uma circulação de calor que atravessa a panela. Gradualmente, a panela inteira esquenta.
Radiação
A transferência de calor através do espaço vazio é conhecida como radiação. Não há meios necessários nesta forma de transferência de calor; A radiação funciona mesmo através de um vácuo perfeito. Por exemplo, a energia do sol viaja através do vácuo do espaço antes que a transferência de calor aqueça a terra.
Na radiação, o calor é transferido na forma de energia radiante ou movimento de onda de um corpo para outro. Não há meios para ocorrer radiação. A taxa de radiação térmica que pode ser emitida por uma superfície a uma temperatura termodinâmica é baseada na lei de Stefan-Boltzmann .
A radiação é a terceira maneira principal pela qual o calor viaja. A condução transporta calor através dos sólidos; A convecção transporta calor através de líquidos e gases; Mas a radiação pode transportar calor através do espaço vazio, mesmo através do vácuo total.
Quase tudo o que é feito na Terra é impulsionado pela radiação solar irradiada para o planeta do Sol através da escuridão escura e vazia do espaço. Mas também há muita radiação de calor na Terra.
Um exemplo é sentar perto de um fogo crepitante e sentir o calor irradiar para fora e queimar as bochechas.
Não está em contato com o fogo; portanto, o calor não ocorre por condução e, se estiver ao ar livre, a convecção provavelmente não está sendo suficientemente prevalente.
Em vez disso, todo o calor sentido viaja através da radiação, em linhas retas, na velocidade da luz, transportada por um tipo de eletromagnetismo chamado radiação infravermelha.
Referências
- Reddy, V. (2017). “Modos de transferência de calor”. Recuperado de me-mechanicalengineering.com.
- Equipe editorial da THE PHYSICS CLASSROOM. (2016). “Métodos de transferência de calor”. Recuperado de physicsclassroom.com.
- Rouse, M. (2009). “Calor”. Recuperado de whatis.techtarget.com.
- Neese, B. (2017). “Três tipos de transferências de calor.” Recuperado de sciencing.com.
- Meng, A & Meng, H. (2017). “Três métodos de transferência de calor: condução, convecção e radiação”. Recuperado de vtaide.com.
- Equipe de publicação do Ipac. (2017). “Como o calor viaja?” Recuperado de coolcosmos.ipac.caltech.edu.
- Equipe de publicação da EDinformtics. (2003). “Como o calor é transferido? Condução – Convecção – Radiação ”. Recuperado de edinformatics.com.