relatorio Propagação de calor

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Introdução
Definição de Propagação de Calor
Calor é a energia térmica em transito entre corpos que estão a temperaturas diferentes. O calor passa de um corpo para o outro até que seja atingido o equilíbrio térmico.
Transmissão de Calor
Para que ocorra troca de calor, é necessário que ele seja transferido de uma região a outra através do próprio corpo, ou de um corpo para outro. Existem três processos de transferência de calor estudados na termologia, são eles: condução, convecção e irradiação. A irradiação é a propagação de ondas eletromagnéticas que não precisam de meio para se propagar, enquanto que a condução e a convecção são processos de transferência que necessitam de um meio material para se propagar.
Os 3 processos de transferência de calor
Condução 
A condução térmica consiste na propagação de calor no interior de um corpo sólido, aquecido irregularmente ou entre corpos sólidos distintos em contato direto. Note que a condução térmica precisa de um meio material para ocorrer. Os diversos tipos de materiais apresentam condutibilidade térmica, que diz qual é o poder de condução térmica de calor. Os materiais mais densos apresentam uma condutibilidade térmica maior como o ferro, enquanto que os menos densos possuem condutibilidade térmica menor como a borracha, pois os menos densos apresentam menos moléculas para propagar o calor por toda a sua área.
Convecção
Da mesma forma que o metal, os líquidos e os gases são bons condutores de calor. No entanto, eles transferem calor de uma forma diferente. Esta forma é denominada convecção. Esse é um processo que consiste na movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido. Por exemplo, vamos considerar uma vasilha que contenha água à temperatura inicial de 4°C. Sabemos que a água acima de 4ºC se expande, então ao colocarmos essa vasilha sobre uma chama, a parte de baixo da água se expandirá, tendo sua densidade diminuída e, assim, de acordo com o Princípio de Arquimedes, subirá. A parte mais fria e mais densa descerá, formando-se, então, as correntes de convecção. Como exemplo de convecção temos a geladeira, que tem seu congelador na parte de cima. O ar frio fica mais denso e desce, o ar que está embaixo, mais quente, sobe.
Irradiação
Podemos dizer que a irradiação térmica é o processo mais importante, pois sem ela seria praticamente impossível haver vida na Terra. É por irradiação que o calor liberado pelo Sol chega até a Terra. Outro fator importante é que todos os corpos emitem radiação, ou seja, emitem ondas eletromagnéticas, cujas características e intensidade dependem do material de que é feito o corpo e de sua temperatura. Portanto, o processo de emissão de ondas eletromagnéticas é chamado de irradiação. A garrafa térmica é um bom exemplo de irradiação térmica. A parte interna é uma garrafa de vidro com paredes duplas, havendo quase vácuo entre elas. Isso dificulta a transmissão de calor por condução. As partes interna e externa da garrafa são espelhadas para evitar a transmissão de calor por irradiação.
Objetivo
Observar a experiência e raciocinar fisicamente através dos instrumentos; acompanhar os experimentos de acordo com os conceitos de propagação de calor, obtendo conhecimento especifico irradiação, convecção e condução. 
Procedimento Experimental
O experimento foi dividido em três etapas, em cada uma foi possível estudar separadamente cada tipo de propagação de calor e suas características.
Experimento 1 – Propagação de Calor por Condução
Material utilizado: Base principal, haste metálica com 5 esferas metálicas, parafina, lamparina e biombo protetor.
Foi observado que ao acender a lamparina, a lâmpada de suporte se aqueceu em sua extremidade mais próxima da chama e o calor de espalhou por toda a sua superfície com o passar do tempo, fazendo com que a parafina derretesse e consequentemente, todas as esferas se desprendessem da lâmina. 
A energia térmica da chama da lamparina fez com que os átomos da lâmpada de suporte se agitassem, recebendo seu calor (energia), o mesmo aconteceu com a parafina que passou do estado sólido para líquido com esse ganho de energia e por gravidade todas as esferas caíram sucessivamente.
Essa forma de propagação é a condução e sua principal característica é a propagação do calor de molécula a molécula, sem transporte de matéria, de uma região mais quente para uma mais fria.
Também conhecida como lei da condução térmica ou lei de Fourier. Estabelece que o fluxo de calor é proporcional à temperatura.
O mecanismo de condução ocorre quando moléculas ou átomos que estão a temperatura mais elevada transferem parte da energia para as moléculas ou átomos próximos que estão com baixa energia. Assim, o que ocorreu na barra foi um fluxo de calor da extremidade de mais temperatura para a de menor temperatura. A condução térmica visa o equilíbrio térmico do material.
Fourier, através de experimentos, conseguiu observar que a temperatura varia linearmente por toda a barra, ou seja, de uma extremidade a outra.
Experimento 2 – Propagação de Calor por Convecção
Material utilizado: Base principal, lâmpada incandescente, hélice e biombo protetor.
Posicionamos a base principal sobre a bancada e o biombo foi colocado bem próximo a lâmpada, que foi nossa fonte térmica. Foi encaixada a hélice na parte interior do biombo. A lâmpada foi acessa e, após alguns minutos observamos que a hélice começou a girar. Esse processo acontece por meio de convecção.
Experimento 3 – Propagação de Calor por Irradiação
Material utilizado: Base principal, lâmpada, biombo protetor e termômetro.
O termômetro foi posicionado próximo a fonte de energia (lâmpada). Em seguida acendemos a lâmpada e aguardamos alguns minutos, ao fazer a leitura, foi encontrada a temperatura de 75° C. As lâmpadas comuns, além de emitirem a luz visível, irradiam quantidade considerável de calor infravermelho, assim, aquecendo o termômetro.
Resultado e Discussão
Experimento 1 (Condução)
 4.1 - Justifique o fato de a energia térmica penetrar no extremo da lâmina com as esferas se desprenderem sucessivamente nos pontos 1, 2, 3 e 4.
O mecanismo de condução ocorre quando moléculas ou átomos que estão a temperatura mais elevada transferem parte da energia para as moléculas ou átomos próximos que estão com baixa energia. Assim, o que ocorreu na barra foi um fluxo de calor da extremidade de mais temperatura para a de menor temperatura, assim, fazendo com que a parafina derretesse e as esferas desprendessem sucessivamente.
4.2 - Qual a função da cera e das esferas utilizadas no experimento? 
Fazer possível a visualizar da propagação de calor. A cera é o que prende as esferas junto a haste metálica. De acordo que ocorre propagação de calor da parte mais quente para a mais fria, a cera derrete, desprendendo as esferas.
 4.3 - Pode a esfera 2 cair antes da esfera 1? Justifique a sua resposta. 
Não, pois o mecanismo de condução ocorre quando moléculas ou átomos que estão a temperatura mais elevada transferem parte da energia para as moléculas ou átomos próximos que estão com baixa energia
4.4 – Como é denominada esta maneira do calor se propagar e qual a sua principal característica? Essa forma de propagação é a condução e sua principal característica é a propagação do calor de molécula a molécula, sem transporte de matéria, de uma região mais quente para uma mais fria.
Experimento 2 (Convecção)
3.1 Ligue a lâmpada e comente o observado .
Após alguns minutos a hélice começa a girar
3.2 - O que acontece com as moléculas de ar frio que se encontra próxima da lâmpada aquecida? 
O ar quente, menos denso, sob o ar frio, mais denso, desce, ocupando o lugar do primeiro, formando assim correntes de convecção.
3.3 – Com base no princípio de Arquimedes, justifique o movimento de subida das moléculas aquecida de ar? Utilize o conceito de empuxo e da 2ª lei de Newton para demonstrar os cálculos que corroboram seus argumentos. 
As moléculas ao se aquecerem, ficam menos densas e sobem, por causa do empuxo, ao mesmo tempo que ascamadas superiores mais frias e densas, descem por ação da gravidade. Assim, formam-se as correntes de convecção, fazendo com que as partes quentes se misturem continuamente com as partes frias .
3.4 - Justifique o movimento da ventoinha. 
 
ao acender a fonte de calor a hélice irá começar a rodar devido ao deslocamento da coluna de ar entre a fonte de calor e a hélice. O ar quente, menos denso, sob o ar frio, mais denso, desce, ocupando o lugar do primeiro, formando assim correntes de convecção.
3.5 - Como se denomina esta maneira do calor de propagar e qual a sua principal característica? 
Convecção, este processo ocorre somente com os fluidos, isto é, com os líquidos e com os gases, pois na convecção térmica há transporte de matéria.
5 - Quais foram às estratégias físicas utilizadas na garrafa térmica para conservar o líquido dentro quente ou frio? 
A parte interna é uma garrafa de vidro com paredes duplas espelhadas, havendo quase vácuo entre elas. Isso dificulta a transmissão de calor.
Experimento 3 ( Irradiação)
1 – De onde veio e como se propagou a energia térmica capaz de provocar a elevação da temperatura indicada no termômetro? 
É por radiação, ou seja, ondas eletromagnéticas que o calor liberado pela lâmpada chega até o termômetro.
2 – Nesta experiência somente houve um modo de propagação de calor? Justifique a sua resposta. 
Não, a propagação de calor pode ocorrer por condução, convecção e radiação.
3 – Justifique o fato da propagação do calor por irradiação não necessitar de meio material para se propagar. 
Isto acontece porque a radiação térmica se propaga através de ondas eletromagnéticas.
4 - Como é denominada esta maneira do calor se propagar e qual a sua principal característica? 
Essa forma de propagação é a irradiação e é o processo pelo qual o calor é transferido de um corpo sem o auxílio do meio interveniente.
5 - Justifica a superfície espelhada existente na parte traseira da lâmpada. 
Superfícies espelhadas minimizam a perda de energia térmica por radiação, pois refletem os raios.
Conclusão
Com o experimento foi possível ver as três formas de propagação de calor a condução ,convecção e irradiação , e que cada uma delas se propaga de uma forma diferente e sempre a área mais próxima da emissão de calor se aquece mais rápido como no primeiro experimento .
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