Propagao do calor

O calor se propaga sempre que h diferena de temperatura entre dois ou mais corpos. Essa propagao ocorre sempre do corpo de maior para o de menor temperatura.Essa transferncia ocorre por trs processos:Conveco trmicaTrata-se da transferncia de energia trmica (calor) pela matria em movimento devido diferena de densidades dessa matria. Essa matria s pode ser fluida (lquido, gs ou vapor). Observe a figura abaixo onde se tem tubos de vidro contendo gua lquida.

A gua em A, aquecida, expande-se, fica menos densa, mais leve e sobe o trecho AB. A gua mais fria, mais densa e mais pesada do trecho CD desce e ainda empurra para cima a gua quente do ramo AB. Obtm-se ento uma circulao de gua na qual a transferncia de calor feita atravs da matria (no caso, gua) e que recebe o nome de corrente de conveco.Mais exemplos:O congelador deve ficar na parte superior da geladeira pois o ar frio mais denso (mais pesado) desce e o ar quente menos denso

(mais leve) sobe, originando no interior da geladeira, correntes de conveco.

O aparelho de ar condicionado deve ficar na parte mais alta do recinto, para que a ar frio mais denso, mais pesado desa..

Exaustor elico o vento faz as palhetas do rotor girarem, o que provoca uma ligeira queda de presso, que provoca a retirada do ar quente, gases, fumaas, etc. do ambiente, levando-os para fora. Caso no haja vento ele funciona apenas por conveco

trmica, devido a diferena trmica entre o ar interno e o externo. A massa de ar quente, por ser mais leve, desloca-se na direo do exaustor, exercendo presso nas palhetas do rotor, movimentando-o. As brisas litorneas so tambm conseqncia da conveco. Durante o dia, a terra fica mais quente, o ar que fica prximo dela

se aquece e sobe, produzindo uma zona de baixa presso, puxando o ar que est sobre o mar. A noite ocorre o contrrio.Inverso trmica ocorre quando as camadas de ar prximas superfcie da Terra, que deveriam ser mais quentes para poderem se expandir e levar os poluentes, ficam mais frias (da o nome de inverso trmica). Assim, o ar frio fica retido na superfcie,

aprisionado pelo ar quente, impedindo as correntes de conveco, pois o ar frio que fica em baixo mais denso e mais pesado e encontra dificuldades para subir, o que retm os poluentes prximos superfcie. Essa poluio provoca problemas de sade como bronquite, pneumonia, asma, cansao, etc. que atingem os indivduos mais frgeis como idosos, crianas e doentesA conveco trmica no ocorre no vcuo, pois necessita de um meio material para se propagar.Conduo trmicaO calor conduzido de um ponto a outro do corpo sem que haja deslocamento das partculas.

Explicando microscopicamente o fenmeno: a regio prxima da chama tem o movimento vibratrio de suas molculas aumentado, adquirindo assim maior energia cintica, que transferida atravs de choques s partculas vizinhas, que tambm aumentam seu movimento vibratrio. Atravs desse transporte de energia, toda a barra aquecida.A conduo no ocorre no vcuo, pois ela precisa de um meio material para se propagar.Os metais so bons condutores de calor e utilizados na fabricao de aparelhos que permitem aquecer rapidamente outroscorpos, principalmente os lquidos. Os metais so excelentes condutores de calor devido ao fato de possurem os eltrons mais externos "fracamente" ligados, tornando-se livres para transportar energia por meio de colises atravs do metal. Corpos maus condutores de calor: vidro, borracha, isopor, l, algodo, gelo, peles de alguns animais, gases, cortia, poliestireno,

poliestireno, fibra cermica (composta de Alumina e Slica), l de vidro (um componente fabricado em alto forno a partir de slica e sdio, aglomerados por resinas sintticas), etc. Esses maus condutores de calor (isolantes trmicos), possuem os eltrons mais externos de seus tomos firmemente ligados.Os lquidos e gases, em geral, so maus condutores de calor. O ar, por exemplo, um timo isolante trmico. As roupas de l, os plos dos animais, o isopor, a serragem so timos isolantes trmicos, pois retm o ar entre suas fibras.A neve outro exemplo de um bom isolante trmico. Isto acontece porque os flocos de neve so formados por cristais, que se acumulam formando camadas fofas aprisionando o ar. No frio, as aves costumam eriar suas penas para captar o ar entre eles e se aquecerem.

Nas construes, para melhor isolamento trmico e acstico, aconselha-se utilizar paredes duplas com tijolos cermicos de

cermica, deixando uma caixa de ar entre as paredes (veja figura acima).O gelo um excelente isolante trmico. Os esquims o utilizam para fazerem suas moradias que se denominam iglus.

Normalmente a parte interna forrada com peles de foca, deixando o recinto bastante confortvel. A iluminao garantida por uma janela feita ou de um bloco de gelo transparente ou de pele de foca ou de baleia.O calor da fogueira derrete parte dos blocos, mas a gua escorre e congela novamente, reforando a vedao das paredes de gelo.Na entrada do iglu, construdo um pequeno tnel para impedir que o vento chegue ao interiorUm mergulhador utiliza uma roupa de neoprene que evitam a perda do calor do corpo. O neoprene formado por um tipo de

borracha que contm milhares de minsculas bolhas em seu interior. Graas a essa caracterstica, a gua que entra na roupa no sai, logo ela aquecida pela temperatura corporal e cria uma barreira isolante entre o mergulhador e o meio lquido no qual ele est envolto.Os bedunos do deserto usam roupas grossas e de l (isolante trmicos) para que seu corpo, durante o dia, mantenha a

temperatura interna de 36,5oC e no receba calor do meio exterior que pode chegar a at 45oC e, durante a noite quando as temperaturas so muito baixas, impeam a perda de calor para o meio externo.Os cabos dos utenslios domsticos so feitos com materiais constitudos por isolantes trmicos.

Lei da conduo trmica - Considere dois ambientes distintos (mo e fonte trmica) a temperaturas constantes, 1 e 2, separados por uma barra de rea S e

espessura e. Define-se fluxo de calor como sendo a quantidade de calor que atravessa a superfcie S pelo intervalo de tempo --- =Q/t --- constata-se experimentalmente que essa quantidade de calor Q depende da rea S da barra (parede), da espessura e da mesma e, da diferena de temperatura de temperatura =1 2. Essas relaes so expressas pela lei de Fourier atravs da equao:

A constante K denominada de coeficiente de condutividade trmica uma caracterstica da natureza do material. Normalmente o fluxo de calor expresso em calorias por segundo (cal/s) e, como ele proporcional a (veja frmula) seu valor elevado para os bons condutores (por exemplo, prata, K=0,99cal/s.cm.oC) e baixo para os bons isolantes (por exemplo, ar, K=0,000061 cal/s.cm.oC).Quando a temperatura ambiente de uma sala est, por exemplo, a 28oC, e voc (temperatura de 36,5oC) coloca uma mo na maaneta de uma porta e a outra na madeira da mesma, a maaneta lhe parece mais fria que o metal apesar dos dois estarem a mesma temperatura, porque o metal melhor condutor de calor, retirando mais calor de seu corpo que a madeira. O contrrio ocorreria se voc estivesse numa sauna cujo ambiente, por exemplo, est a 42oC, o metal lhe parecer mais quente pois, agora ele lhe fornece mais calor que a madeira pois melhor condutor trmico.A ponta de um cigarro aceso, quando encostada a uma folha fina de papel, atrs da qual est uma moeda, no consegue queim-

la porque a alta condutibilidade trmica absorve todo calor do cigarro, sem que haja tempo para o papel se queimar.Irradiao trmica o fenmeno pelo qual a energia emitida pelo Sol chega at a Terra atravs do vcuo. Realiza-se atravs de ondas

eletromagnticas que so compostas por diversas ondas de freqncias diferentes (raios csmicos, raios X, raios ultravioleta, luz visvel, raios infravermelhos, microondas, etc.), chamadas radiaes trmicas. Qualquer corpo que possua temperatura superior ao zero absoluto (0K ou -273oC) emite energia radiante e as que se transformam mais facilmente em calor quando absorvidas pelo receptor so as infravermelhas, denominadas tambm de ondas de calor.A radiao ocorre tambm no ar, como voc pode observar na figura abaixo onde a mo est recebendo calor por irradiao.

Estufa - Estufa agrcola - Quando a energia radiante atinge a superfcie de um corpo uma parte absorvida (cerca de 65%), outra refletida (cerca de 35%). A parte absorvida fica retida no corpo sob forma de calor (energia trmica).As radiaes solares diretas (radiaes de luz visveis) no so filtradas pelos vidros ou lonas plsticas transparentes, atravessando-as (se refratando) com facilidade. Essa luz solar carrega em si grande quantidade de energia, capaz de ser transmitida para o interior da estufa sendo retida em seu interior e superfcie, aquecendo-as. Esse processo de conduo de calor conhecido como irradiao. Isso acontece quando a luz solar nos aquece dentro de casa, mesmo quando as janelas esto fechadas ou quando estamos dentro do carro sob o sol. A facilidade que a radiao direta tem em atravessar a superfcie de vidro ou das lonas transparentes no se repete para a parcela de energia refletida, que retorna ao ambiente externo.

O vidro ou lona transparente tem uma grande capacidade de prender este calor, pois so transparentes para a luz visvel e opaco para as radiaes infravermelhas. Por isso o interior fica mais quente que o exterior. Quando a energia radiante atinge a superfcie de um corpo uma parte absorvida, outra refletida e outra refratada. A parte absorvida fica retida no corpo sob forma de calor (energia trmica).Quando a maior parte da energia absorvida e pouca parcela refletida ou refratada o corpo chamado de opaco, ou seja, ele mau refletor e mau refrator. So os corpos escuros, principalmente o negro. Todo bom absorvedor bom emissor.O contrrio ocorre com os corpos claros e polidos, que so bons refletores de calor, maus absorventes e maus emissores..Exemplos: As panelas e frigideiras devem ter fundo negro, para absorverem maior quantidade de calor. No inverno deve-se usar de preferncia roupas escuras e no vero roupas claras.O que voc deve saberEntender e memorizar os conceitos dos trs processos de propagao de calor. os conceitos deUma das razes que faz a gua, prxima superfcie livre de alguns lagos, congelar no inverno, em regies de baixas temperaturas, o fato de que ao ser resfriada, no intervalo aproximado de 4 C a 0 C, ela sofre um processo de dilatao.

Com isso seu volume aumenta e sua densidade diminui. A gua da superfcie, mais fria e mais dessa, desce (correntes descendentes) e a gua das profundezas, mais quente e menos densa sobe (correntes ascendentes).

Essas correntes de conveco continuam seu movimento at toda gua atingir a temperatura de 4oC (densidade mxima) quando cessam, porque toda gua agora tem a mesma densidade. Mas, se a temperatura da superfcie continua diminuindo at abaixo de 0oC, a gua da superfcie se congela e esse gelo isola por

conduo o ambiente acima da superfcie da gua (a menos de 0oC) das guas abaixo da mesma que esto (a 4oC).Devido a esse fenmeno possvel a vida nas profundezas de lagos e mares, mesmo estando coberta de gelo a sua superfcie.Estufa

A energia total emitida por radiao proporcional quarta potncia da temperatura absoluta do emissorCorpos escuros so bons absorventes de calor e corpos claros e polidos so bons refletores de calor.

Efeito estufa - Ao penetrarem na atmosfera terrestre e atingirem sua superfcie, parte dos raios luminosos provenientes do Sol so absorvidos e transformados em calor (cerca de 65%), outros so refletidos para o espao, mas s parte destes chega a deixar a Terra, pois so refletidos de volta pelos chamados "Gases de Efeito Estufa" (dixido de carbono, metano, clorofluorcarbonetos- CFCs- e xidos de azoto), sob forma de raios infravermelhos (ondas de calor). O efeito benfico ao planeta Terra, mantendo sua temperatura nas condies que propiciam a vida, pois, sem ele a temperatura na Terra seria da ordem de -20oC.

Entretanto, nos ltimos anos, a concentrao de dixido de carbono na atmosfera tem aumentado cerca de 0,4% anualmente; este aumento se deve utilizao de petrleo, gs e carvo e destruio das florestas tropicais. Esse aumento do dixido de carbono na atmosfera permite a sada das radiaes visveis e impede a sada das radiaes infravermelhas (ondas de calor), aquecendo a Terra e trazendo graves conseqncias para o nvel