O Calor é energia térmica em trânsito e flui de um corpo com maior temperatura para um corpo com menor temperatura. Você já se perguntou como acontecesse esse trânsito de energia térmica? Nesse post, você entenderá como o calor se propaga: radiação, convecção e condução.
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O que é calor
Calor é a energia térmica em trânsito. Quando dois corpos possuem temperaturas diferentes, o calor passará de maneira espontânea do corpo com maior temperatura para o corpo com menor temperatura. Isso acontecerá até que os dois corpos atinjam temperaturas iguais. O que é chamado de equilíbrio térmico. Por exemplo, uma xícara com café quente, trocará calor com o ambiente e, depois de um certo tempo, entrará em equilíbrio térmico com o ar.
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Além disso, o calor pode ter duas formas: calor sensível e calor latente. O primeiro está relacionado com a mudança da temperatura dos corpos. Já o segundo é a quantidade de calor responsável por mudar o estado físico da matéria. Quando uma substância chega a uma temperatura de mudança de fase, sua temperatura se mantém constante, porém ela continua a absorver calor para mudar de estado.
Tipos de propagação de calor
O calor se propaga de três maneiras diferentes: radiação, condução e convecção. Todas elas estão muito presentes em nosso cotidiano.
Radiação
A radiação térmica também pode ser chamada de irradiação. O calor pode se propagar por meio de ondas eletromagnéticas na região do infravermelho. Como as ondas eletromagnéticas não precisam de um meio para se propagar, a radiação térmica também pode acontecer no vácuo. Todos os corpos que possuem temperatura emitem radiação térmica. Exemplos de radiação térmica: o calor enviado do Sol para a Terra ou a leitura da temperatura feita por termômetros infravermelhos.
Condução
A condução térmica acontece nos meios sólidos. Quando um conjunto de moléculas agita outras moléculas ao redor, acontece a condução térmica. Por exemplo, quando uma barra de ferro é aproximada do fogo, ela é aquecida de maneira gradativa a partir da região mais próxima do fogo.
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Convecção
A convecção térmica acontece em meios fluidos. Como na água ou no ar. A diferença de temperatura faz com que surjam correntes de convecção. Por exemplo, você já reparou que os aparelhos de ar condicionado ficam localizados em pontos elevados, enquanto os aquecedores ficam próximos ao solo? Isso acontece porque o ar quente é menos denso que o ar frio. Dessa forma, o ar frio que sai do ar condicionado ficará em uma região mais baixa do ambiente, enquanto o ar quente que sai do aquecedor ficará em uma região mais elevada.
Uma mesma fonte pode propagar o calor de mais de uma maneira. Por exemplo, uma fogueira que propaga calor por convecção, radiação e condução.
Propagação de calor: mapa mental
Para compreender e fixar melhor cada tipo de propagação de calor, montamos um mapa mental:
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Note que cada um dos tipos de propagação de calor tem suas características específicas e são facilmente diferenciáveis.
Saiba mais sobre Propagação de Calor
Para compreender melhor a propagação de calor, selecionamos algumas videoaulas especialmente para você. Confira!
Condução térmica
O professor Marcelo Boaro explica como acontece a condução térmica e de que maneira aplicar esse conceito na resolução de exercícios. Além disso, Boaro também apresenta a equação de Fourier, que auxilia no entendimento da condução térmica.
Convecção e irradiação
Continuando o conteúdo do vídeo anterior, Marcelo Boaro explica como ocorrem a convecção e irradiação térmicas. Ao final da aula, o professor resolve exercícios de aplicação sobre o tema.
Experimento sobre convecção térmica
Os professores Gil Marques e Cláudio Furukawa mostram um experimento que ilustra a convecção térmica e, também, explicam como esse fenômeno físico acontece. Não perca!
Experimento sobre radiação térmica
Desta vez, os professores Gil Marques e Cláudio Furukawa realizam um experimento sobre radiação térmica e também explicam como esse fenômeno físico acontece. Saiba os detalhes no vídeo.
A propagação de calor é uma aplicação direta da Lei Zero da Termodinâmica. Que tal aprofundar ainda mais seu conhecimento sobre esse assunto?
Referências
Física II: Termodinâmica e ondas – Hugh D. Young et al.
Leituras de Física – GREF (1998) – Luís Carlos de Menezes e Yassuko Hosoume (orgs.)
Por Hugo Shigueo Tanaka
Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).
Tanaka, Hugo Shigueo. Propagação de calor. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/propagacao-de-calor. Acesso em: 25 de April de 2024.
1. [UECE]
Em hotéis, é muito comum o aquecimento de água ser a gás ou outro combustível, sendo que para o chuveiro seguem dois canos: um com água natural e outro com água aquecida. Antes da saída do chuveiro, há um misturador, que homogeniza a mistura. Considere que após o misturador, por falhas na qualidade do isolamento térmico dos canos, há passagem de calor para o ambiente antes de a água sair do chuveiro. Considerando esse sistema, é correto afirmar que
a) há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há somente ganho de energia térmica da mistura;
b) há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há perda de energia térmica da mistura;
c) não há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há perda de energia térmica da mistura;
d) não há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro há somente ganho de energia térmica da mistura.
Alternativa correta B.
Justificativa: no misturador, há a transferência de calor da água quente para a fria devido a trocas por convecção. E, dado que existem falhas no isolamento térmico dos canos, há perda de energia térmica da mistura para o meio externo.
2. [FGV]
O calor pode se propagar por meio de três processos, condução, convecção e radiação, embora existam situações em que as condições do ambiente impendem a ocorrência de alguns deles. Um exemplo é a impossibilidade de ocorrência da:
a) radiação térmica na superfície de Mercúrio, onde não há atmosfera;
b) convecção na superfície da Lua, onde não há qualquer substância na forma líquida ou gasosa;
c) convecção na atmosfera de Vênus, pois nela o efeito estufa é muito intenso;
d) condução no interior dos oceanos terrestres, pois as correntes marítimas favorecem a convecção;
e) radiação na atmosfera da Terra, pois o calor é absorvido pelos gases que a compõem.
Alternativa correta B.
Justificativa: a convecção, ao contrário da radiação, necessita de um meio em que haja movimentação de fluidos para ocorrer. Como a Lua não apresenta atmosfera, se dá a impossibilidade da ocorrência de convecção.