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12-05-2018 1 1.3.3 Transferências de energia por calor Adaptado pelo Prof. Luís Perna 1.3.3 Transferências de energia por calor Calor e trabalho: Experiência de Thompson A experiência de Thompson, concluiu que o calor não podia ser uma substância, devendo antes ser um processo de transferência de energia .

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1.3.3 Transferências de energia por calor

Adaptado pelo Prof. Luís Perna

1.3.3 Transferências de energia por calor

Calor e trabalho: Experiência de Thompson

A experiência de Thompson, concluiu que o calor não podia ser uma substância, devendo antes ser um processo de transferência de energia .

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1.3.3 Transferências de energia por calor

Calor e trabalho: Experiência de Joule

A experiência de Joule, mostrou que um aquecimento pode ser feito através de dois processos: calor ou trabalho.

O corpo em queda provoca a rotação

das pás dentro do recipiente com água

exercendo forças sobre esta, isto é,

realizando trabalho.

A transferência de energia por trabalho

provoca um aumento da temperatura

da água.

A experiência de Joule, permite estabelecer uma equivalência entre calor e trabalho: para aquecer a água podiamos usar calor ou trabalho que são processos que conduzem a um aumento de energia interna.

1.3.3 Transferências de energia por calor

Calor e trabalho: Experiência de Joule

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1.3.3 Transferências de energia por calor

Calor e trabalho

No aquecimento de um líquido pode-se usar calor ou trabalho.

Agitando a água realiza-se trabalho, que conduz ao seu aquecimento.

Ambos os processos permitem o aumento da temperatura da água, ou seja, o aumento da

sua energia interna.

Pode-se aquecer a água num fogão, ou seja, através de calor.

1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

Transferência de energia por calor

Necessita de contacto entre os sistemas

Não necessita de contacto entre os sistemas

Condução Convecção Radiação

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1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

❖ Entre sistemas a temperaturas diferentes a energia transfere-se

do sistema com temperatura mais elevada para o sistema a

temperatura mais baixa.

❖ Como poderá ocorrer essa transferência de energia?

A transferência de energia pode ser feita por condução térmica, convecção e radiação.

1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

Condução térmica

Necessita obrigatoriamente de um meio

material para se propagar.

Transferência de energia de partículas mais

energéticas para partículas menos energéticas

através do contacto direto.

Ocorre principalmente nos sólidos.

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1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

❖ A transferência de calor por condução térmica verifica-se,

principalmente nos sólidos.

❖ Neste mecanismo não há transporte de matéria, mas

apenas interação entre partículas.

❖ Esta interação dá-se por colisões, partícula a partícula, em

que as de maior energia cinética cedem parte dessa energia

às partículas de menor energia. Esta transmissão é

comunicada às partículas vizinhas e propaga-se ao longo de

todo o sólido ou entre sólidos que estejam em contacto

direto.

Condução térmica

1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

Condução térmica

❖ A capacidade de transmissão de energia por

condução térmica varia com o tipo de material.

Consideremos a seguinte experiência com três barras

cilíndricas de diferentes materiais, por exemplo

cobre, ferro e vidro mas, com tamanhos iguais e

diâmetros iguais, em contacto com uma chama.

Na extremidade oposta de cada barra encontra-se um

grão de milho envolvido em cera.

Será que os grãos caem ao fim do mesmo tempo de

aquecimento?

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1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

Condução térmica

1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

Convecção térmica

Necessita obrigatoriamente de um meio

material para se propagar.

Transmissão de energia através da agitação

molecular e do movimento do próprio meio ou

de partes desse meio.

Ocorre apenas nos fluidos (gases e líquidos).

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1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

Convecção térmica❖ A convecção é um processo pelo qual o calor é transferido

de um local para outro de um fluido. Pode ocorrer como

resultado de diferenças de temperatura que originam um

movimento de partículas no seio dos fluidos (líquidos e

gases) ou por aplicação de uma força motriz externa.

❖ O aquecimento dos fluidos provoca um aumento da energia

cinética das suas partículas, o que origina uma expansão do

fluido e uma consequente diminuição da densidade.

❖ Assim, o fluido menos denso (quente) irá subir, obrigando o

fluido mais denso (frio) a descer, dando origem a correntes

de convecção.

1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

Convecção térmica

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1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

Radiação

Não necessita de meio material para se

propagar.

Ocorre através da propagação de luz.

Toda a matéria emite radiação.

1.3.3 Transferências de energia por calor

Transferências de energia por calor

Radiação

❖ A radiação é um dos modos de

transferência de energia sob a forma de

calor.

Neste mecanismo a energia encontra-se

sob a forma de ondas eletromagnéticas e

não necessita de um meio material de

suporte para se propagar.

❖ A energia solar é transferida do Sol até ao nosso planeta por radiação.

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1.3.3 Transferências de energia por calor

Atividade

A - Apenas há transferência de calor em corpos que estejam em contacto.

B - A transferência de calor ocorre, espontaneamente, do corpo de maior

temperatura para o corpo de menor temperatura.

C - A energia pode ser transferida através de calor ou de trabalho.

D - A transferência de calor através da condução térmica não necessita de contacto

direto entre os corpos.

Classifique cada uma das afirmações em verdadeira (V) ou falsa (F).

1.3.3 Transferências de energia por calor

Atividade

A - Apenas há transferência de calor em corpos que estejam em contacto. F

B - A transferência de calor ocorre, espontaneamente, do corpo de maior

temperatura para o corpo de menor temperatura. V

C - A energia pode ser transferida através de calor ou de trabalho. V

D - A transferência de calor através da condução térmica não necessita de contacto

direto entre os corpos. F

SOLUÇÃO

Classifique cada uma das afirmações em verdadeira (V) ou falsa (F).

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1.3.3 Transferências de energia por calor

TPC

• Fazer os exercícios da página 144 que ficaram por fazer:

Transferências de energia por calor.