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
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