1.3.5 Condução térmica

Condução térmica

Aquecimento de um objeto metálico

A extremidade que não está em contacto direto

com a fonte de calor também vai aumentando

gradualmente a sua temperatura.

Há propagação de energia ao longo do

metal.

Na tenaz há transferência de energia por condução térmica.

Mecanismo de transferência de calor que exige o contacto entre os sistemas.

1.3.5 Condução térmica

Condução térmica

Mecanismo de transferência de calor por condução num corpo.

Corpo metálico (Sólido)

Fonte de energia

Extremidade em contacto com a fonte de calor

A condução térmica é desprezável nos líquidos e gases devido ao maior afastamento das partículas.

Aquecimento de um corpo

1.3.5 Condução térmica

Condução térmica

Mecanismo de transferência de calor por condução num corpo.

As partículas da extremidade aquecida de um objeto recebem energia e,

por isso, agitam-se mais.

Essa agitação propaga-se às partículas vizinhas e destas às outras, ao

longo do objeto.

ENERGIA

Aquecimento de um corpo

1.3.5 Condução térmica

Condução térmica

Mecanismo de transferência de calor por condução num corpo.

As partículas agitam-se em torno das

suas posições médias de equilíbrio,

mas não se deslocam ao longo

do material.

O aumento da agitação corpuscular traduz-se em aumento de

temperatura, o que se verifica em todo o objeto.

ENERGIA

Aquecimento de um corpo

1.3.5 Condução térmica

Condução térmica

A condução térmica também ocorre entre corpos em contacto.

Há condução térmica ao longo da barra metálica. Há condução térmica da barra para a cera. A cera começa a fundir, no sentido da ponta mais quente da barra para a mais fria, caindo os clips por essa ordem.

1º clip a cair

último clip a cair

Aquecimento de uma barra metálica com clips presos com cera.

Transferência de energia por condução térmica entre corpos em contacto.

1.3.5 Condução térmica

Condução térmica

A condução térmica de um corpo depende:

Da sua geometria

Tamanho

Forma

Do material de que é constituído

Condutor térmico

Isolante térmico

Metal

Lã

Cortiça

Plásticos

…

Energia transferida rapidamente

Energia transferida lentamente

1.3.5 Condução térmica

Relaciona-se com a taxa temporal de transferência de energia como calor por condução térmica.

Condutividade térmica de um material

Grandeza que caracteriza um material quanto à rapidez com que nele a energia se transfere por condução térmica.

Símbolo: k

Unidade SI: W 𝐦−𝟏𝐊−𝟏

Condutividade térmica, k

1.3.5 Condução térmica

Tem um valor elevado para os bons condutores térmicos e um valor baixo para os isoladores térmicos.

Condutividade térmica de um material

Grandeza que caracteriza um material quanto à rapidez com que nele a energia se transfere por condução térmica.

Condutividade térmica, k

Material k/ W 𝐦−𝟏𝐊−𝟏

Prata 427

Cobre 397

Alumínio 238

Material k/ W 𝐦−𝟏𝑲−𝟏

Borracha 0,19

Lã pura 0,04

Cortiça 0,04

Condutividade térmica de alguns materiais: condutores térmicos.

Condutividade térmica de alguns materiais: isoladores térmicos.

1.3.5 Condução térmica

Condutividade térmica

A diferente sensação de quente e frio ao tocar em objetos à mesma temperatura deve-se ao facto destes terem condutividades térmicas diferentes.

Exemplo: Porta e puxador à mesma temperatura (T. ambiente)

O puxador metálico possui uma condutividade elevada.

Quando tocamos com a mão a energia é rapidamente transferida para o puxador, daí a sensação de frio.

A porta de madeira possui uma condutividade baixa.

Quando tocamos com a mão a energia é transferida mais lentamente, dando a sensação que esta se encontra menos fria que o puxador.

1.3.5 Condução térmica

Convecção térmica

Correntes de convecção no aquecimento de água contendo partículas de permanganato de potássio. A fonte de energia é a chama à direita.

Mecanismo de transferência de calor que ocorre apenas em líquidos e gases.

Líquidos e gases podem transferir energia por calor através de outro mecanismo:

Termograma de um aquecedor evidenciando uma temperatura maior do fluido na zona superior.

Convecção térmica

1.3.5 Condução térmica

Convecção térmica

Mecanismo de transferência de calor por convecção.

Fonte de energia

Aquecimento de um líquido

Correntes de convecção

Porções de fluido deslocam-se:

- O fluido mais frio e mais denso desce

Corrente descendente

- O fluido mais quente e menos denso sobe

Corrente ascendente

1.3.5 Condução térmica

Convecção térmica

Mecanismo de transferência de calor por convecção.

Aquecimento de um líquido

O fluido aquece continuamente através da deslocação de matéria (o próprio fluido).

Fluido a temperatura superior (menos denso)

Fluido a temperatura inferior (mais denso)

1.3.5 Condução térmica

Convecção térmica

Mecanismo de transferência de calor por convecção.

1.3.6 Convecção térmica

Aquecimento de um gás

Ar mais quente

Ar mais frio

A convecção processa-se do mesmo modo nos gases.

Correntes de convecção

O fluido aquece continuamente através da deslocação de matéria (o próprio fluido).

1.3.5 Condução térmica

Convecção térmica

As correntes de convecção são aproveitadas pelas aves e pelos praticantes de

asa-delta ou de parapente.

As correntes de convecção são importantes na renovação do ar junto ao solo:

As correntes de convecção permitem a dispersão de gases poluentes.