Termologia

Transmissão de Calor

A propagação ou transmissão de calor ocorre basicamente por três processos distintos: condução, convecção e irradiação.

Em um dia muito frio e de frente a uma lareira tomando um chá, estamos diante dos três processos de transmissão de calor. Tanto a lareira quanto o chá estão a uma temperatura mais alta que nosso corpo e o ambiente; dessa forma, esses meios estão transmitindo calor.

Condução térmica

Você já deve ter notado que, quando deixamos uma colher metálica dentro de um recipiente em uso para cozimento de certo alimento, ela se aquece rapidamente, provocando, em alguns casos, queimadura nas pessoas.

O mesmo acontece quando, por exemplo, tocamos em motores de carros aquecidos e ferros de passar roupa. Isso ocorre porque, em um corpo, o calor pode fluir de um ponto para outro, molécula a molécula, átomo por átomo.

Esse mecanismo é chamado de condução térmica.

Ele acontece devido às vibrações de cada molécula do corpo, de modo que a energia térmica é transmitida para a próxima molécula, e assim sucessivamente.

Figura onde constam moléculas agitadas e pouco agitadas.
Exemplo da condução do calor em uma barra metálica.

Condutores e isolantes térmicos

O processo de transmissão de calor por condução ocorre praticamente em todos os corpos materiais. Em alguns, porém, esse processo é mais intenso que em outros.

Tabela com os materiais condutores e isolantes.

O valor do coeficiente de condutibilidade térmica é muito útil para determinar se um corpo é um condutor térmico ou um isolante térmico.

Quanto maior for o valor de k, melhor condutor de calor será o material, caracterizando os condutores térmicos.

Quanto menor for o valor de k, pior condutor de calor será o material, caracterizando os isolantes térmicos.

Convecção térmica

A convecção é um processo de transmissão de calor que ocorre a partir da movimentação de uma massa fluida, gasosa ou líquida, de uma região para outra, devido à diferença de densidade.

Normalmente, temperaturas diferentes é que causam essa diferença de densidade entre as regiões. Um caso comum é a movimentação do ar em uma sala fechada.

Suponha que, no interior dessa sala, seja ligado um aparelho de ar-condicionado posicionado próximo ao teto. Observaremos que o ar em contato com o condicionador se resfria e desce, fazendo com que o ar quente comece a subir.

Transmissão de calor por convecção.
Em razão da convecção, o ar-condicionado deve ficar sempre na parte de cima da parede.

Ao ser resfriado, o ar sofre diminuição na vibração de suas moléculas, o que acarretará contração no seu volume e, consequentemente, aumento na sua densidade. Por ser mais denso que o ar quente, o ar frio desce, provocando uma movimentação de massa gasosa, o que chamamos de corrente de convecção.

O mesmo ocorre se colocarmos um pouco de água com serragem em uma panela de vidro e levarmos para ferver. Veremos as correntes de convecção dentro da vasilha, fazendo a serragem subir pelo centro e descer pelas laterais.

Figura ilustrando o movimento da serragem dentro de uma panela de água quente.
Água fervente com serragem ilustra as correntes de convecção nos líquidos.

Irradiação

A irradiação ou radiação é também um processo de transmissão de calor. Essa transferência de calor ocorre através de ondas eletromagnéticas, preferencialmente de radiação infravermelha.

Separando a Terra do Sol, existe o vácuo e que, apesar de sua extensão, permite que o calor do Sol nos aqueça.

Transmissão de calor por irradiação.
O Sol aquece a Terra através dos raios infravermelhos.

Como, porém, o calor se propagou?

No final do século XIX, em 1866, o físico alemão Heinrich R. Hertz (1857-1894), inspirado nelas análises matemáticas do físico escocês James Clerk Maxwell (1831-1879), provou experimentalmente que partículas com carga elétrica, quando vibram, lançam energia na forma de onda.

Essa onda é chamada de onda eletromagnética e pode se propagar através de corpos sólidos, líquidos ou gasosos e, particularmente, no vácuo, onde ela o faz com extrema velocidade, acompanhando a luz solar.

Esse fenômeno, chamado radiação ou irradiação, é o terceiro processo de transferência de calor. Não é só o Sol, porém, que emite radiação. Todos os corpos emitem e absorvem radiação. Quando um corpo absorve a mesma quantidade de radiação que está emitindo, diz-se que ele está em equilíbrio térmico.

A radiação pode ser definida em função da frequência ou do comprimento de onda, e a algumas radiações são visíveis a olho nu. O espectro eletromagnético mostra as cores visíveis associadas a seus comprimentos de onda.

Por: Wilson Teixeira Moutinho

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