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.

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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

  1. Reddy, V. (2017). “Modos de transferência de calor”. Recuperado de me-mechanicalengineering.com.
  2. Equipe editorial da THE PHYSICS CLASSROOM. (2016). “Métodos de transferência de calor”. Recuperado de physicsclassroom.com.
  3. Rouse, M. (2009). “Calor”. Recuperado de whatis.techtarget.com.
  4. Neese, B. (2017). “Três tipos de transferências de calor.” Recuperado de sciencing.com.
  5. Meng, A & Meng, H. (2017). “Três métodos de transferência de calor: condução, convecção e radiação”. Recuperado de vtaide.com.
  6. Equipe de publicação do Ipac. (2017). “Como o calor viaja?” Recuperado de coolcosmos.ipac.caltech.edu.
  7. Equipe de publicação da EDinformtics. (2003). “Como o calor é transferido? Condução – Convecção – Radiação ”. Recuperado de edinformatics.com.

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