Question

Trocas de calor:
uma introdução e uma conclusão.

Answer 1

Os processos de troca de calor entre sistemas a diferentes temperaturas pode se dar de três maneiras preferenciais: 

- CONDUÇÃO TÉRMICA: ocorre em sólidos e depende do coeficiente de condutividade térmica; não é difícil perceber que plásticos e madeira não conduzem tão bem o calor quanto outros materiais como os metais, por exemplo. Fatores que implicam na maior ou menor condutividade térmica: as características físico-químicas, a espessura do material, a área de contato entre materiais, o tempo que o material fica em contato com o outro e, logicamente, a diferença de temperatura entre as extremidades do material condutor.. 

Como calcular a quantidade de energia que é conduzida em um meio material em um determinado tempo??? Utilize a expressão: 





- CONVECÇÃO TÉRMICA: explicada pelo movimento de fluxos ascendentes e descentes em fluídos (líquidos e gases), elevando massas aquecidas e rebaixando massas resfriadas destes mesmos fluídos; essa elevação se dá pelo fato de que o fluído mais aquecido é menos denso que o mesmo fluído resfriado, ou seja, possui menos massa (kg) ocupando um certo volume (litro, m³, ...). Por este motivo, quando se instala um ar condicionado refrigerador em uma residência o equipamento é colocado na parte superior da parede. Com isso, a massa de ar "frio" circula pelo ambiente até as regiões mais próximas do chão, climatizando o ambiente de forma mais eficaz do que se fosse instalado junto ao chão (nossos pés ficariam gelados e o resto do ambiente estaria quente!!!). 

De outra forma, nos gases e nos líquidos o calor se propaga principalmente por convecção, um processo de transferência de energia em que ocorre deslocamento de matéria de uma região para outra. Quando um líquido (ou gás) é aquecido, sua densidade diminui em relação à densidade das partes menos quentes. O material aquecido sobe, deslocando o que está com temperatura menor. Esse deslocamento cria correntes no interior do líquido (ou do gás), denominadas correntes de convecção ou correntes térmicas.

Um exemplo bem claro disso: suponha uma sala em que se ligue um aquecedor elétrico em sua parte inferior. O ar em torno do aquecedor aquece-se, tornando-se menos denso que o restante. Com isso, ele sobe e o ar frio desce, havendo uma troca de posição do ar quente que sobe com o ar frio que desce. Um outro exemplo que é o mais comum no dia-a-dia é o caso da geladeira doméstica onde o congelador está sempre colocado na parte superior para que, pela convecção do ar, produza o resfriamento dos alimentos. O ar "quente" que está próximo dos alimentos sobe, sendo resfriado pelo congelador e, agora, o ar "frio" desce para retirar energia térmica dos alimentos, resfriando-os. Para que a convecção do ar possa ocorrer, as prateleiras são grades vazadas. A dona de casa não deve cobrir essas prateleiras para não prejudicar a convecção do ar no interior da geladeira. Essas mesmas situações são válidas quando o meio é um fluído, como o caso da água! 


- RADIAÇÃO ou IRRADIAÇÃO: processo de troca de calor que explica a propagação de energia mesmo na ausência de um meio material. A propagação da energia (na forma de calor) pode se dar através de raios infravermelhos, que compõe parte do espectro eletromagnético. O infravermelho é uma das radiações que se propagam através de ondas eletromagnéticas, compondo pequena parte do ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO...