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Calor: é a energia térmica em trânsito que flui
espontaneamente de um corpo de maior temperatura para
um de menor temperatura.
A propagação do calor pode ocorrer por três processos diferentes:
▪ Condução
▪ Convecção
▪ Irradiação
Para os três processos de propagação do calor, definimos a grandeza
denominada fluxo de calor
Ф - fluxo de calor (J/s ou cal/s)
Q - quantidade de calor
∆t - tempo O calor gerado na combustão propaga-se da fogueira para o
entorno, aquecendo o ambiente e as pessoas próximas.
▪ A energia é transferida de partícula para partícula, através da agitação
atômico-molecular.
▪ Necessita de meio material
▪ Não há transporte de matéria, somente transmissão de energia
Lei de Fourier:
Em regime estacionário, o fluxo de calor por condução num material homogêneo
é diretamente proporcional à área da seção transversal atravessada e à diferença
de temperatura entre os extremos, e inversamente proporcional à espessura da
camada considerada.
k = constante de condutividade térmica em cal/s.cm.ºC
A = área de secção
∆θ = variação de temperatura
d = espessura da chapa ou comprimento da barra
Lei de Fourier:
Parede/Chapa: para uma chapa, d é
a espessura e
Barra: para uma barra, d será o
comprimento L
Aplicação:
R.38 Quantas calorias são transmitidas por metro quadrado de um cobertor de
2,5 cm de espessura, durante uma hora, estando a pele a 33 °C e o ambiente a 0
°C? O coeficiente de condutibilidade térmica do cobertor é 0,00008 cal/s.cm.ºC
Aplicação:
R.39 Uma barra de alumínio [k = 0,5 cal/s.cm.ºC] está em contato, numa
extremidade, com gelo em fusão e, na outra, com vapor de água em ebulição sob
pressão normal. Seu comprimento é 25 cm, e a seção transversal tem 5 cm² de
área. Sendo a barra isolada lateralmente e dados os calores latentes de fusão do
gelo LF= 80 cal/g e de vaporização da água LV = 540 cal/g, determine:
a) a massa do gelo que se funde em meia hora;
b) a massa de vapor que se condensa nessa meia hora;
c) a temperatura numa seção da barra a 5 cm da extremidade fria.
▪ A energia é transferida de por meio do transporte de matéria pelas correntes
de convecção.
▪ É um processo que só pode ocorrer nos fluidos.
Brisa marítima x Brisa terrestre
Brisa terrestre: Durante a noite, o
processo é inverso: a areia
apresenta uma temperatura menor
que a da água, e o ar nessa região,
consequentemente, é mais frio.
Sendo assim, a pressão do ar é
maior sobre a areia, e a brisa tem o
sentido da praia para o mar.
Brisa marítima: Durante o dia, o
calor irradiado pelo Sol aumenta
rapidamente a temperatura da areia,
e, consequentemente, da massa de
ar sobre ela. Como a pressão do ar
sobre a areia é menor, provoca um
deslocamento de ar do mar para a
praia.
Brisa marítima x Brisa terrestre
Resumindo: o sentido de deslocamento das massas de ar durante o dia para a
praia e durante a noite para o mar. Esse fenômeno é motivado pelas diferenças
de temperatura das massas de ar, característica do fenômeno da convecção.
X
Geladeira convencional:
Na geladeira convencional a transferência de energia térmica ocorre por
convecção. O ar quente, mais leve sobe, enquanto que o ar frio, mais pesado,
desce.
▪ A energia é transferida por meio de
ondas eletromagnéticas
denominadas ondas de calor
(infravermelho).
▪ Pode ocorrer no vácuo.
▪ Diferentes corpos absorvem e
perdem energia radiante com
diferentes intensidades.
Absorção e Reflexão: Dois conceitos
que estão intimamente relacionadas
com o de irradiação térmica são a
absorção e a reflexão.
▪ As cores claras absorvem menos
calor pois elas têm maior poder de
reflexão e baixo de absorção.
▪ Por outro lado, nas mais escuras, a
energia colorífica possui mais poder
de absorção em detrimento da
reflexão.
Isso explica o porquê de usarmos
roupas mais claras num dia quente. Se
fosse o contrário sentiríamos muito
mais calor, devido ao maior poder de
absorção das cores mais escuras.
Estufa de plantas
O teto e paredes de vidro permitem a passagem do calor por radiação solar. O
chão pintado de preto ou de outra cor escura absorve o calor e mantém o interior
a uma temperatura maior que o exterior.
O efeito estufa
Na atmosfera terrestre, o CO2 e vapores d’água formam uma cobertura
semelhante ao teto da estufa. Desta forma, parte do calor é irradiado de volta
para a superfície, não sendo libertado para o espaço. O efeito estufa dentro de
uma determinada faixa é de vital importância pois, serve para manter o planeta
aquecido e garantir a manutenção da vida.
É um recipiente utilizado para conservar, com alteração mínima de temperatura e
por longo tempo, um líquido gelado ou quente.
Na garrafa térmica, são minimizadas as trocas de calor que ocorreriam pelos três
processos de propagação.
A propagação do calor pode ocorrer por três processos diferentes:
1. Convecção
2. Irradiação
3. Convecção
4. Condução
5. Irradiação