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FÍSICA 05

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Prévia do material em texto

Conforto 
 
Térmico 
O conforto térmico e 
higrométrico expressa o bem 
estar do ser humano em 
função das condições do 
meio. O indivíduo pode sentir 
conforto ou desconforto em 
função de temperaturas 
elevadas ou reduzidas e 
também por ambientes muito 
úmidos ou secos. O homem é 
um ser homeotérmico, ou 
seja, a sua temperatura é 
mantida relativamente 
constante por processos 
metabólicos. 
Conforto Térmico 
A temperatura do corpo 
humano situa-se em torno 
de 37oC, sendo o limite 
inferior 32oC e o superior 
42oC para a sobrevivência. 
No limite inferior na zona de 
conforto (frio) o organismo 
reage causando 
vasoconstrição, arrepio e 
tiritar (tremer); já no outro 
extremo da zona de conforto 
(calor) podem ocorrer 
vasodilatação e exudação 
(perda de água). 
Conforto Térmico 
Índice de temperatura e umidade (THI) 
 
THI = Ts-(0,55-0,0055*UR)*(Ts-14,5) 
Conforto Térmico 
 
Sendo Ts a 
temperatura do ar 
em ºC, e UR a 
umidade relativa do 
ar. 
O resultado de THI 
é dado em ºC e 
com ele avalia-se o 
Ìndice de Conforto 
Térmico (ICT).	
  
A temperatura do ar varia 
basicamente em função da 
disponibilidade de radiação 
solar na superfície terrestre. 
O valor máximo diário da 
temperatura do ar ocorre 
normalmente de 2 a 3h 
após o pico de energia 
radiante, o que se deve ao 
fato da temperatura do ar 
ser medida a cerca de 1,5 a 
2,0 m acima da superfície. 
Já a temperatura mínima 
diária ocorre de madrugada, 
alguns instantes antes do 
nascer do sol. 
Variação Temporal da Temperatura do Ar 
O padrão para a medida da temperatura do ar visa homogeneizar as condições de 
medida, com relação ao topo e microclima, deixando essa variável dependente 
unicamente das condições macroclimáticas, o que possibilita a comparação entre 
locais. Assim, mede-se a temperatura do ar com os sensores instalados em um abrigo 
meteorológico, a 1,5 – 2,0 m de altura e em área plana e gramada. 
Medida da temperatura de ar 
Abrigo	
  meteorológico	
  u/lizado	
  em	
  estações	
  
meteorológicas	
  automá/cas	
  
Abrigos	
  meteorológicos	
  u/lizados	
  em	
  
estações	
  meteorológicas	
  convencionais	
  
A água é a única substância que ocorre nas três fases na 
atmosfera. A água na atmosfera e suas mudanças de 
fase desempenham papel importantíssimo em diversos 
processos físicos naturais: 
•  Transporte e distribuição de calor (ciclo hidrológico); 
•  Absorção de comprimentos de onda da radiação solar e terrestre (efeito 
estufa natural); 
•  Evaporação/Evapotranspiração (consumo de energia); 
•  Condensação/Orvalho (liberação de energia); 
Umidade do ar 
Mudança de estado 
O teor de vapor d´água na atmosfera varia de 0 a 4% do 
volume de ar. Isso quer dizer que em uma dada massa de 
ar, o máximo de vapor d´água que ela pode reter é 4% de 
seu volume: 
	
  
AR SECO: Caso a umidade corresponda a 0% do volume de ar 
AR ÚMIDO: Caso a umidade esteja entre 0% e 4% do volume de ar 
AR SATURADO: Caso a umidade corresponda a 4% do volume de ar 
Umidade no ar 
 A umidade relativa é a medida do conteúdo de vapor de água do ar 
em relação ao conteúdo de vapor que o ar teria se estivesse saturado. 
Assim, ar com umidade relativa de 100% está saturado de vapor, e ar 
com umidade relativa de 0% está completamente isento de vapor. 
Umidade do Ar 
sM
M.UR 100=
onde UR é a umidade relativa; M é a massa de vapor pela massa de ar 
e Ms é a massa de vapor por massa de ar no ponto de saturação. 
% em
Umidade Relativa 
A UR indica quão próximo o 
ar está da saturação, ao 
invés de indicar a real 
quantidade de vapor d’água 
no ar. 
 
Para ilustrar, na tabela ao 
lado vemos que em 25° C, 
Ms = 20 g/kg. Se o ar 
contém 10 g/kg num dia 
com 25° C, UR = 50%. 
Quando o ar está saturado, 
UR = 100%. 
 TEMPERATURA 
(° C) 
g de H20/kg de ar 
seco (Ms) 
-40 0,1 
-30 0,3 
-20 0,75 
-10 2,0 
0 3,5 
5 5,0 
10 7,0 
15 10,0 
20 14,0 
25 20,0 
30 26,5 
35 35,0 
40 47,0 
Umidade Relativa 
 A umidade relativa também pode ser expressa em termos de 
pressão parcial de vapor. De acordo com a lei de Dalton cada gás que 
compõe um a mistura exerce uma pressão parcial, independente da 
pressão dos outros gases, igual à pressão que se fosse o único gás a 
ocupar o volume. No ponto de saturação a pressão parcial do vapor 
corresponde à pressão de saturação do vapor no ar, e a equação anterior 
pode ser reescrita como: 
Umidade	
  do	
  Ar	
  
sP
PUR .100=
onde UR é a umidade relativa; P é a pressão parcial de vapor no ar e Ps 
é pressão de saturação. 
% em
Umidade Relativa 
•  Q u a n t o m a i o r a 
tempera tu ra , ma io r a 
pressão de saturação do 
vapor de água no ar, isto é, 
maior a capacidade do ar 
de receber vapor. 
 
•  Para cada 10oC, P0 é 
duplicada. 
Temp.	
  oC	
   0	
   10	
   20	
   30	
  
Ps	
  (atm)	
   0,0062	
   0,0125	
   0,0238	
   0,0431	
  
Temperatura	
  Umidade Relativa 
Se vapor d’água é adicionado ou subtraído do ar, sua UR 
mudará, se a temperatura permanecer constante. 
Umidade Relativa 
Ou seja, quanto maior a temperatura do ar maior sua capacidade em reter 
vapor d`água. 
Assim, ao longo do dia com o aumento da temperatura do ar maior a razão 
de mistura do ar e portanto mais distante da saturação e menor a UR. 
Umidade Relativa 
Umidade Relativa 
Higrômetros	
  
A	
  medida	
  da	
  umidade	
  do	
   ar	
   é	
   feita	
   por	
  
meio	
  de	
  higrômetros.	
  	
  
Umidade Relativa 
	
  
hCp://www.sbfisica.org.br/fne/Vol6/Num2/a07.pdf	
  
Uma	
  Mini	
  Estação	
  Metereológica	
  
hCp://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?
midia=rip&cod=_indefinidoestacaometeoro	
  
Higrômetro	
  de	
  fio	
  de	
  cabelo	
  
Higrômetros	
  
A	
  medida	
  da	
  umidade	
  do	
   ar	
   é	
   feita	
   por	
  
meio	
  de	
  higrômetros.	
  	
  
O	
   higrômetro	
   de	
   cabelo	
   se	
   baseia	
   na	
  
propriedade	
   de	
   um	
   fio	
   de	
   cabelo	
   variar	
  
seu	
   comprimento	
   em	
   função	
   da	
  
umidade	
  rela\va	
  do	
  ar	
  
Quando os instrumentos indicam 
umidade relativa de 100%, isso 
quer dizer que o ar está 
totalmente saturado com vapor 
d'água e não pode conter nem 
um pouco a mais, criando a 
possibilidade de chuva. Mas isso 
não significa que a umidade 
relativa deva ser de 100% para 
que chova - basta que seja 
100% onde as nuvens estão se 
formando. Enquanto isso, a 
umidade relativa próxima ao solo 
pode ser muito menor. 
Umidade Relativa 
Umidade Relativa 
Com a queda da temperatura o 
ar tornar-se saturado de vapor de 
água formando neblina 
Quando se coloca cerveja gelada num 
copo no verão, o ar próximo ao copo 
se esfria e fica saturado, de modo que 
o vapor de água se condensa no copo 
como orvalho. 
O ponto de orvalho é a 
temperatura em que o ar 
úmido fica saturado. 
Ao cair da tarde, o solo, perdendo 
calor por radiação, realiza um 
processo contínuo de queda na 
temperatura e o ar em contato com o 
solo também sofre uma queda em 
temperatura, havendo uma 
transferência de calor entre os dois 
por convecção. Quando a superfície 
da terra se resfria abaixo do ponto de 
orvalho, se forma uma 
condensação de noite. Mais, se o 
ponto de orvalho estiver abaixo de 
0 oC, se forma geada. 
Formação de geada 
Efeitos fisiológicos da umidade 
• Suar é um mecanismo pelo qual ocorre o 
esfriamento do corpo. 
 
• Se a %RH do ambiente for alta (90%), só 
uma quantidade muito pequena de 
suor é evaporado, o que diminui o 
esfriamento. A rapidez de evaporação 
diminuiquando a umidade aumenta. 
 
•Em cidades umidas, onde a umidade relativa 
do ar é bastante elevada, mesmo a 
temperaturas relativamente baixas (22 oC) 
sentimos desconforto (sensação de calor 
opressivo). Isto ocorre porque a umidade 
relativa dificulta a evaporação do suor. 
Caso a umidade relativa esteja baixa, sentimos que a 
temperatura está muito menor que a temperatura real 
porque nosso suor evapora facilmente e nos resfria. 
Por exemplo, se a temperaturado ar estiver em 24º C e 
a umidade relativa estiver em 0%, a temperatura do ar 
parecerá estar a 21º C para os nossos corpos. No 
entanto, se a temperatura do ar for de 24º C e a 
umidade relativa for de 100%, vamos achar que a 
temperatura é de 27º C. 
As pessoas costumam se sentir mais confortáveis 
quando a umidade relativa está por volta de 45%. 
Equipamentos como umidificadores e 
desumidificadores ajudam a manter a umidade de 
locais fechados em um nível confortável. 
Efeitos fisiológicos da umidade 
Sensação Térmica 
Equipamentos 
como 
umidificadores e 
desumidificadores 
ajudam a manter a 
umidade de locais 
fechados em um 
nível confortável. 
Efeitos fisiológicos da umidade 
Um dos principais modos de 
transferir energia na forma 
de calor de um objeto é por 
convecção com o ar 
circundante. A transferência 
por convecção aumenta 
significativamente com o 
aumento da velocidade do 
ar. Assim uma pessoa é 
arrefecida a uma taxa mais 
elevada quando existe vento 
que na sua ausência, à 
mesma temperatura do ar. 
Influência do vento na temperatura 
O vento renova o ar em contato com a superfície que está 
evaporando (superfície da água; superfície do solo; superfície da 
folha da planta). 
 
Com vento forte a turbulência é maior e a transferência para 
regiões mais altas da atmosfera é mais rápida, e a umidade 
próxima à superfície é menor, aumentando a taxa de evaporação. 
pouco vento muito vento 
Vento	
  Influência do vento na temperatura 
O	
  wind	
  chill	
  é	
  um	
  conceito	
  que	
  relaciona	
  a	
  taxa	
  de	
  perda	
  de	
  energia	
  na	
  forma	
  de	
  calor	
  pelos	
  
humanos	
  em	
  condições	
  de	
  vento	
  com	
  a	
  temperatura	
  do	
  ar	
  equivalente	
  em	
  condições	
  de	
  
ausência	
  de	
  vento.	
  A	
  temperatura	
  de	
  wind	
  chill	
  TWC	
  	
  é	
  a	
  temperatura	
  equivalente	
  a	
  que	
  o	
  ar	
  na	
  
ausência	
  de	
  vento,	
  deveria	
  estar	
  para	
  produzir	
  o	
  mesmo	
  efeito	
  de	
  resfriamento	
  que	
  em	
  
condições	
  de	
  vento.	
  Assim,	
  não	
  é	
  de	
  fato	
  uma	
  temperatura,	
  mas	
  antes	
  um	
  índice	
  que	
  ajuda	
  a	
  
relacionar	
  o	
  efeito	
  do	
  vento	
  com	
  a	
  temperatura	
  do	
  ar	
  em	
  condições	
  de	
  calmaria.	
  
Wind Chill 
Influência do vento na temperatura 
É importante 
lembrar que a 
existência de vento 
não fará diminuir a 
temperatura de um 
objeto abaixo da 
temperatura 
ambiente. 
Velocidade elevada 
do vento apenas 
fará o objeto atingir 
mais rapidamente a 
temperatura 
ambiente.

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