Quando medimos a temperatura de uma certa quantidade de água sendo aquecida em uma panela, percebemos que a temperatura aumenta conforme o termômetro se aproxima do fundo da panela. Mas como essa água fica com a mesma temperatura de uma forma uniforme depois de um tempo?
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Esse fenômeno pode ser explicado pela convecção que é a propagação de calor na qual a energia térmica se transmite mediante o transporte de matéria. Dessa forma, vamos então estudar como ocorre a convecção, entender a diferença entre convecção, irradiação e condução e observar alguns exemplos práticos sobre o assunto.
Quando ocorre a convecção?
Durante o processo de aquecimento da água, a que fica mais ao fundo (água mais quente) da penela fica menos densa do que a água na superfície (água menos quente). Dessa forma, a água quente sobe e a água fria desce (menos densa), criando uma corrente de convecção.
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Logo, nessa forma de propagação, acontece o deslocamento de partículas de uma posição para a outra. Sendo assim, essa forma de propagação do calor é só observada em meios fluidos, ou seja, em meios gasosos e líquidos.
Convecção, irradiação e condução
O calor é uma energia que está em movimento, e isso pode ocorrer de três formas distintas. A convecção, como foi mostrado acima, a irradiação e a condução. Dessa forma, essas três maneiras cumprem a mesma função, propagar calor, porém cada uma o faz por um processo diferente.
A irradiação ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, conhecidas como ondas de calor. Por outro lado, a condução ocorre quando uma molécula se agita de tal forma que transfere sua energia para outra molécula e assim por diante, até o calor se propagar por todo corpo. A condução é muito reduzida nos meios líquidos e gasosos, tendo um melhor resultado nos meios sólidos
Exemplos de convecção
No nosso dia a dia podemos observar muitos exemplos de transferência de calor por convecção. Apresentamos a seguir alguns exemplos:
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- Sentido de propagação das brisas costeiras: de dia, o ar fica mais quente sobre a terra, pois ela se aquece mais rápido que a água durante o dia. Dessa forma, o ar quente sobe, por convecção, e o ar frio sobre o mar movimenta-se para ocupar o lugar do ar quente, formando assim as brisas marítimas. À noite, o processo é inverso, pois a terra esfria muito mais rápido que a água;
- Inversão térmica: é um fenômeno natural que altera o sentido de movimentação das corrente atmosféricas, por convecção. Por outro lado, isso é um problema grave quando ocorre sobre grandes cidades, pois a convecção espalha a poluição;
Ar condicionado: como o aparelho de ar condicionado possui a funcionalidade de esfriar o ar no interior de algum cômodo, ele sempre é instalado no alto, pois o ar frio desce (mais denso) e o ar quente sobe (menos denso), fazendo então que o ambiente fique resfriado por convecção.
Sem a convecção, não seria possível a invenção do ar condicionado, que em dias quentes nos auxilia fornecendo um ambiente mais agradável. Do mesmo modo, a convecção é importante para a brisa marítima, para se aquecer a água em uma panela, entre outras situações.
Entenda mais sobre convecção
Podemos então, neste tópico, entender um pouco mais sobre a convecção a partir de vídeos explicativos sobre o conteúdo, confira:
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Convecção e irradiação
No primeiro vídeo, poderemos entender um pouco mais sobre duas formas de propagação de calor: convecção e irradiação.
A água sendo aquecida por uma fonte de calor
Aqui, compreendemos como ocorre a convecção ao se aquecer uma certa quantidade de água. Neste vídeo foi utilizado um pouco de leite para se fazer um contraste com a água para a melhor visualização do processo de convecção.
A inversão térmica
Já nesse outro vídeo podemos ver como a convecção pode espalhar a poluição em uma grande cidade.
Concluindo, é essencial se entender a convecção pois muitas atividades do nosso cotidiano estão ligadas a esse propriedade física. Confira também outro conteúdo relacionado à temperatuda, a dilatação térmica.
Referências
Física para o ensino médio, vol. 2 – Kazuhito Yamamoto;
As faces da física – Wilson Carron.
Por Guilherme Santana da Silva
Graduado no curso de Física pela Universidade Estadual de Maringá. Professor assistente em um colégio de ensino médio e preparatório para os vestibulares. Nas horas vagas se dedica à vida religiosa, praticar mountain bike, tocar bateria, dar atenção à família e cuidar de suas duas gatinhas Penélope e Mel.
Santana, Guilherme. Convecção. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/conveccao. Acesso em: 16 de April de 2024.
1. [UEA-AM]
Devido ao forte calor em Manaus, é comum a instalação de aparelhos de ar condicionado, principalmente em locais públicos fechados. O ar resfriado por esses aparelhos troca calor com o ambiente interno, principalmente por:
a) convecção e esse processo necessita de um meio material para realizar-se.
b) convecção e esse processo ocorre nos meios materiais e no vácuo.
c) irradiação e esse processo não ocorre nos meios materiais e no vácuo.
d) condução e esse processo depende da umidade do ar, que é um meio material.
e) condução e esse processo não ocorre nos meios materiais e no vácuo.
A convecção é o tipo de transmissão de calor que ocorre em líquidos e gases, portanto, esse processo de transferência de energia não pode ocorrer no vácuo.
RESPOSTA: a)
2. [UFSCar-SP]
Um recipiente cilíndrico de vidro tem área da base relativamente pequena se comparada com a sua altura. Ele contém água, à temperatura ambiente, até quase a sua borda. A seguir, ele é colocado sobre a chama de um fogão, como ilustra a figura.
A transmissão do calor através das moléculas da água, durante seu aquecimento, ocorre apenas por:
a) condução;
b) convecção;
c) irradiação;
d) condução e convecção;
e) convecção e irradiação.
A convecção é um tipo de transmissão de calor que ocorre em líquidos e gases.
RESPOSTA: b)