Qual é a propagação de calor que só ocorre em meios materiais?

Condução, convecção e irradiação são diferentes processos de propagação do calor. A definição de calor é energia térmica em trânsito, ou seja, está em constante movimentação e transferência entre os corpos do universo. No entanto, para que ocorra transferência de calor entre dois corpos é necessário que ambos possuam diferentes temperaturas, pois dessa forma, o calor irá fluir sempre do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura.

A condução térmica

Tipo de propagação do calor que consiste na transferência de energia térmica entre as partículas que compõe o sistema. Por exemplo: coloca-se uma das extremidades de uma barra metálica na chama de fogo. Após alguns instantes, percebe-se que a outra extremidade também esquenta, mesmo estando fora da chama de fogo. Esse fato ocorre porque as partículas que formam o material receberam energia e, dessa forma, passaram a se agitar com maior intensidade. Essa agitação se transfere de partícula por partícula e se propaga em toda a barra até alcançar a outra extremidade.

Esse tipo de transferência ocorre com maior ou menor facilidade dependendo da constituição atômica do material, a qual faz com que ele seja classificado condutor ou isolante de calor. Nas substâncias condutoras esse processo de transferência acontece mais rápido como, por exemplo, nos metais. Já nas substâncias isolantes, como na borracha e na lã, esse processo é muito lento.

A convecção térmica

É o tipo de propagação do calor que ocorre nos fluidos em geral em decorrência da diferença de densidade entre as partes que formam o sistema. Por exemplo: na geladeira os alimentos são resfriados dessa forma. Como sabemos, o ar quente é menos denso que o ar frio e é por esse motivo que o congelador fica na parte de cima da geladeira. Dessa maneira, formam-se as correntes de convecção: o ar quente dos alimentos sobe para ser resfriado e o ar frio desce refrigerando os alimentos, mantendo-os sempre bem conservados. Essa também é a explicação do porquê o ar condicionador ser colocado na parte de cima de um ambiente.

A irradiação térmica

A condução e a convecção são formas de propagação de calor que para ocorrer é necessário que haja meio material, contudo, existe uma forma de propagação de calor que não necessita de um meio material (vácuo) para se propagar, esta é a irradiação térmica. Esse tipo de propagação do calor ocorre através dos raios infravermelhos que são chamadas ondas eletromagnéticas. É dessa forma que o Sol aquece a Terra todos os dias, como também é o meio que a garrafa térmica mantém, por longo tempo, o café quentinho em seu interior.

A garrafa térmica é construída de forma que os três processos de propagação de calor sejam reduzidos ao máximo. Entre suas paredes há o vácuo, o qual impede a propagação do calor por condução. Estas são espelhadas tanto internamente quanto externamente, de forma que os raios infravermelhos sejam refletidos e por último temos a tampa. Esta última quando bem fechada evita o processo de propagação por convecção. Construída dessa maneira, a garrafa térmica mantém sempre bem quentinho o café ou o chá.

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Introdução

A transferência de calor de um corpo para outro ocorre mediante a diferença de temperatura entre eles. Assim, o calor flui do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura, observe a figura abaixo:

A transmissão de calor pode ocorrer de três formas: condução, convecção e irradiação.

Condução: consiste na transferência de energia entre as partículas formadoras do corpo, sem que ocorra o transporte de matéria durante o processo.

Imagine a situação descrita na gravura abaixo:

Tem-se uma barra metálica onde uma de suas extremidades está sendo colocada na presença de uma fonte de calor, uma chama, por exemplo. A pessoa que está segurando a barra logo perceberá que a outra parte, onde está segurando, ficará quente. Mas qual a explicação para isso?
As partículas que estão em contato com a chama passam a ter maior energia em relação às partículas do restante da barra. As partículas com maior grau de energia passam a transferir essa energia, partícula por partícula, até que todo o corpo esteja uniformemente aquecido.

As substâncias pelas quais o processo da condução ocorre de forma rápida e sem dificuldades são denominadas de bons condutores, ou apenas de condutores. Já os materiais nos quais esse processo ocorre de forma lenta são denominados de maus condutores ou apenas de isolantes. São exemplos de isolantes o isopor, a borracha e a lã.

Convecção: esse é o processo que ocorre nos fluidos (líquidos, gases e vapores) em razão das diferenças na densidade dos fluidos envolvidos no sistema. Um exemplo disso ocorre, por exemplo, no resfriamento dos alimentos dentro da geladeira. O que acontece é que o ar quente sendo menos denso sobe e o ar frio desce, formando assim as correntes de convecção dentro da geladeira, e conseqüentemente resfriando os alimentos. Pelo fato do ar frio ser mais denso que o ar quente é que o congelador fica na parte superior da geladeira.

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Irradiação: ao contrário dos processos de condução e convecção que necessitam de um meio material para a transferência de calor, a irradiação é o processo que pode acontecer sem que exista meio material. Esse processo ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, raios infravermelhos, que podem se propagar na ausência de meio material, o vácuo. É dessa forma que a Terra é aquecida pelo Sol todos os dias e que o café é mantido quentinho dentro de uma garrafa térmica.

Publicado por Tiago Dantas

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