Modos de transmissão de Calor

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Modos de transmissão de Calor.
1. TRANSMISSÃO POR CONDUÇÃO (térmica)
Condução térmica ou simplesmente condução é um processo de transferência de calor que ocorre no interior de sólidos, em razão de uma diferença de temperatura. Na condução, a energia térmica é transferida entre os átomos e moléculas de um sólido sem que ocorra transferência de matéria, até que se atinja a condição de equilíbrio térmico.
Esse fenômeno acontece em todas as substâncias, independentemente do seu estado físico, apesar de mais frequente em sólidos. Isso acontece porque, no estado sólido, a posição fixa dos átomos, que se encontram arranjados em uma rede cristalina, favorece o intercâmbio de energia entre os átomos em razão da frequência em que ocorrem as colisões entre essas partículas.
Ao se aquecer, por exemplo, a extremidade A de uma barra metálica enquanto a outra extremidade, B, é mantida a uma temperatura menor, existe uma transmissão desse calor da extremidade A (de maior temperatura) em direção à extremidade B (de menor temperatura). Esse fluxo de energia que ocorre em um meio material é denominado condução.
A equação que estuda tal fenômeno é:
Existem bons condutores de fluxo de calor, como os metais; há também maus condutores, ou isolantes, que dificultam esse fluxo. Em termos dos estados físicos, de maneira geral os sólidos são melhores condutores que os líquidos que, por sua vez, são melhores condutores que os materiais gasosos.
Como ocorre a condução térmica?
O processo de condução térmica é caracterizado pela interação entre átomos de diferentes temperaturas. Quando aquecemos algum corpo, seus átomos passam a oscilar com maior amplitude. Esses átomos mais agitados transferem parte da sua energia cinética para os átomos vizinhos por colisões e vibrações, dessa maneira, eles se desaceleram, enquanto os menos agitados ganham velocidade. Por meio desse mecanismo, o calor é gradualmente transferido das regiões de maior temperatura em direção às regiões de menor temperatura, até que todo o sistema se encontre na mesma temperatura.
Nos gases, por exemplo, a transferência de calor por condução ocorre exclusivamente por meio de colisões entre átomos. Nos sólidos não metálicos, a condução térmica acontece por meio de vibrações ao longo da rede cristalina do material. Nos sólidos metálicos – os melhores condutores de calor –, a condução ocorre tanto pela propagação de vibrações da rede cristalina como pela movimentação caótica de elétrons livres.
2. TRANSMISSÃO POR CONVECÇÃO
No caso dos meios materiais fluídos (líquidos e gases), existe a transmissão de calor por convecção:
O aquecimento (ou resfriamento) de qualquer parte do fluído causa uma diminuição (ou aumento) localizada da sua densidade. Devido à mobilidade das moléculas nesses meios, esta variação de densidade faz com que ela se movimente dentro do sistema. No caso de ser aquecida a molécula fica “mais leve” e sobe; o inverso ocorre no caso de ser resfriada. Se uma parte do fluído sobe, outra parte terá de descer, provocando correntes que o “misturam” o fluído, aumentando a transferência e a distribuição da temperatura. Estas correntes são chamadas de correntes de convecção.
Observações:
a. No caso da água no estado líquido, se acionarmos uma chama de maçarico sobre a sua superfície, não haverá correntes de convecção, pois a tendência é que da água aquecida é buscar a superfície, permanecendo, portanto, onde já está.
b. A razão para que os aparelhos de ar condicionado sejam instalados na parte superior do cômodo são as correntes de convecção. O resfriamento da camada superior de ar provoca a sua descida provocando as correntes de convecção.
3. TRANSMISSÃO POR IRRADIAÇÃO
Enquanto os 2 modos de transmissão anteriores necessitam de matéria, a transmissão de calor por irradiação pode se propagar no vácuo, ou seja, na ausência de matéria. A transmissão por irradiação transporta a energia térmica por ondas eletromagnéticas, principalmente na região do infravermelho. Ondas eletromagnéticas infravermelhas são ondas de luz que não são visíveis a olho nu.
Todos os corpos com temperatura de zero absoluto (0 K) não irradiam calor. Todos os outros corpos irradiam. Por exemplo, o calor do Sol é irradiado pelo espaço (vácuo – sem matéria) e chega a Terra sendo uma das mais importantes fontes de calor.
Quando um corpo é atingido por uma irradiação de calor, 3 fenômenos ocorrem: uma parte absorvida, uma parte é refletida e uma outra parte é transmitida através do corpo.
O calor irradiado refletido depende principalmente da cor do corpo que o recebe. O calor recebido (não refletido) será tanto maior quando a cor do corpo se aproximar da cor preta e será tanto menor quando o corpo se aproxima do espelho ideal.