Explicamos o que é a transferência de calor e como ela é produzida por condução, convecção e radiação. Além disso, isoladores e medidas.
O que é transferência de calor?
É chamado de transferência de calor, transferência térmica ou transmissão de calor para o fenômeno físico que consiste na transferência de energia térmica de um meio para outro.
Isso ocorre quando dois sistemas que estão em temperaturas diferentes entram em contato, permitindo o fluxo de energia do ponto de maior temperatura para o ponto de menor temperatura, até que seja alcançado um equilíbrio térmico, no qual as temperaturas se igualam.
O processo de transferência de calor é imparável (não pode ser parado), embora possa ser desacelerado (pode ser desacelerado), usando barras e isoladores. Mas sempre que houver uma diferença de calor no universo, o calor tenderá a ser transferido por qualquer meio disponível. Dependendo deles, essa transferência pode ocorrer de três maneiras: condução, convecção e radiação.
Pode te ajudar: Leis da termodinâmica
Dirigindo
Dirigir é chamado transferência de calor por contato direto de partículas de um material com partículas de outro, sem transferência de matéria entre os corpos. Ocorre em todos os estados de agregação: sólido, líquido ou gasoso, embora a convecção seja geralmente preferida nos dois últimos.
A quantidade de calor transferida por condução é determinada pela Lei de Fourier, segundo a qual a taxa de transferência de calor através de um corpo é proporcional ao gradiente de temperatura nele existente.
Um exemplo simples é visto em um fogão elétrico: o queimador esquenta por efeito de resistências elétricas e esse calor é transferido por condução para a panela que colocamos sobre ele e, por sua vez, a panela fará o mesmo com os alimentos. que cozinhamos. .
Também acontece quando, sem querer, tocamos a panela quente com a mão: o calor será transferido para a nossa pele por contato, causando uma queimadura.
Convecção
A convecção é semelhante à condução, exceto que ocorre nos casos em que um fluido recebe calor e se move para transmiti-lo dentro de um espaço onde está contido. A convecção é o transporte de calor através do movimento de um fluidoseja gasoso ou líquido.
Essa transferência ocorre nos termos estabelecidos pela Lei de resfriamento de Newton, que estabelece que um corpo perde seu calor a uma taxa proporcional à diferença de temperatura entre o corpo e o ambiente.
Um exemplo claro disso ocorre quando aquecemos água em um recipiente. O calor transferido por condução do recipiente para o líquido aquecerá as porções em contato direto com ele, que subirão e forçarão outras porções frias do líquido a ocupar seu lugar, aquecendo assim a água uniformemente.
Radiação
O último tipo de transferência de calor também é o único que pode ocorrer na ausência de contato e, portanto, também em meio físico, ou seja, no vácuo.
Isto é porque está origem está no movimento térmico das partículas carregada de matéria, que desencadeia a emissão de partículas eletromagnéticas, ou seja, radiação térmica, cuja intensidade depende de sua temperatura e do comprimento de onda da radiação considerada.
Geralmente, corpos nessa situação emitem radiação ultravioleta, mas acima de certas temperaturas podem emitir radiação no espectro visível, ou seja, luz. A quantidade de calor irradiada dessa maneira pode ser determinada pela Lei de Stefan-Boltzmann.
diariamente observamos o melhor exemplo de radiação térmica: o Sol. Apesar de estar a 149,6 milhões de quilômetros de nosso planeta, a temperatura do Sol é tão alta que irradia enormes quantidades de luz e calor para o espaço.
Ambas as coisas atingem a superfície da Terra e a mantêm aquecida e iluminada, com comprimentos de onda que vão do ultravioleta ao infravermelho, obviamente passando por todo o espectro visível.
Veja também: Espectro eletromagnético
Isoladores e barreiras de radiação
Como dissemos, a transferência de calor não pode ser evitada, mas pode ser retardada pelo uso de certos e determinados materiais. Isto é porque todos os materiais transferem calor de uma forma ou de outra, mas não na mesma taxa não com a mesma facilidade.
Aqueles que o transmitem de forma rápida e eficiente são chamados de condutores térmicos.. Pelo contrário, aqueles que o fazem lenta e laboriosamente são chamados de isolantes térmicos (condução e convecção) ou barreiras (radiação).
Um exemplo claro de materiais isolantes são os que compõem uma garrafa térmica, que permitem manter um líquido quente ou frio por mais tempo, retardando sua troca de calor com o ambiente.
Unidades de medida de transferência de calor
De acordo com o Sistema Internacional de Medidas, a condutividade de um corpo é expressa em joules (J), o mesmo que trabalho e energia. No entanto, existem outras unidades comumente usadas para medir a transferência de calor:
- Quilocalorias (Kcal). Uma caloria é definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um grama de água em um grau Celsius. É uma medida frequentemente utilizada em nutrição para medir a energia química contida nos alimentos. Uma quilocaloria é igual a 1000 calorias.
- BTU Unidade Térmica Britânica ou unidade térmica britânica). É definido como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma libra de água em um grau Fahrenheit, o que equivale a 252 calorias. Essa medida é comumente usada em países de língua anglo-saxônica, principalmente no Reino Unido e nos Estados Unidos.
Continue com: Calor específico
Referências
- “Transferência de calor” na Wikipedia.
- “Radiação, condução e convecção: três formas de transferência de calor” em Nergiza.
- “Transferência de calor” na Universidade Experimental Nacional de Táchira (Venezuela).
- “Transferência de calor: Crash Course Engineering #14” (vídeo) no Crash Course.
- “Transferência de Calor (Física)” na Enciclopédia Britânica.