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turma, as aulas ministradas em sala de aula, estarão todas disponíveis aqui no
site com mais informações e com alguns adicionais, como vídeos, exercícios e
muito mais.
Segue abaixo a aula do dia 02/04/13 de Processo de Transferência de
Calor. E no final alguns exercícios para fixação do aprendizado,
juntamente com alguns vídeos.
Processos de Transferência de Calor ___ Condução, Convecção e Irradiação
Bom, para se entender o conceito de transferência de calor, e necessário
primeiramente se entender temperatura. Que em conceitos científicos, "é a
grandeza que caracteriza o estado térmico de um corpo ou sistema”. Em
nosso dia-a-dia, estamos familiarizados a ter as sensações de quente ou de frio
ao sentir alguns objetos. Essas associações são chamadas de
sensações térmicas. Estamos acostumados a associar essas sensações térmicas com
o conceito de temperatura. A temperatura também pode estar relacionada com a
vibração e a agitação de moléculas.Vamos entrar no assunto do processo desta transferência de calor que pode ser explicada por três processos: condução, convecção e irradiação; Que vai ser abordada a seguir.
Condução, é dada o nome de condução quando
este processo de transferência, esta troca de calor, acontece em contato direto
ou que os materiais estejam unidos por um material capaz de conduzir, e neste
processo não há a movimentação de material. E esta condução pode ser bastante
observada no nosso dia-a-dia, no nosso cotidiano, e como em quando se usa um agasalho, ou para esquentar uma
panela, cozinhar, como uma pele ou um excesso de gordura em alguns animais que
atua como um isolante térmico, que não vai permitir a saída de calor tão fácil
assim para o ambiente. Outro exemplo bastante interessante é moradia que os
esquimós construíram, os iglus, pois o gelo por sua vez atua como um excelente
isolante térmico, os cabos de panela também são excelentes exemplos de isolante
térmicos, são constituídos de madeira, entre outros.
Vamos
entrar agora no assunto de convecção, que é outro processo de transferência de
calor, é consiste em, "a convecção térmica é caracterizada pelo movimento
de moléculas de um fluido, provocado, por uma gradiente de densidade no
interior do interior do fluido". Lembrando que este processo de convecção
não ocorre em ambientes sólidos. Este processo envolve, A fonte de calor - a chama - que por sua vez aquece a água da parte
inferior, que se torna menos densa e sobe devido ao empuxo, enquanto isso
a água da parte superior, que está mais densa que a de baixo, desce. Ocorrendo,
uma corrente de água se forma no interior da panela e então acontece o que
chamamos de deslocamento de camadas ou de massa de fluido, no caso a água. E
essa corrente de convecção irá acontecer enquanto somente houver diferença de
temperatura entre as moléculas do fluido. Isso acontece enquanto aquecemos uma
água por exemplo. Essas correntes são chamadas de convecção nos líquidos,
embora não possamos observar a movimentação da água, se jogarmos serragem na
agua podemos perceber a movimentação do fluido. Nos gases o processo que ocorre
é bem parecido, o ar frio, presente tende a descer e o ar quente, tende a
subir, este material que se apresenta é o ar, e com o movimento o ar é
amplamente distribuído.
No nosso cotidiano,
podemos perceber essa convecção em vários fatores, como por exemplo na
geladeira, onde o ar quente sobe e o ar frio desce, daí então se pode observar
que o congelador é responsável pelo resfriamento interno da geladeira.
Quando colocamos a mão dentro dela, podemos sentir o ar frio subindo e saindo
dela. No ar-condicionado, o processo é o mesmo, só que chamado de convecção de
gases, onde o ar frio, mais denso, desce e o ar mais quente sobe, com este
movimento o ambiente é refrigerado pelo ar-condicionado.
"Quando
a luz do Sol atravessa certo prisma de vidro, ela é separada em luzes de
diferentes cores, as cores do arco-íris. Esse acontecimento, chamado de dispersão
da luz branca”. Em 1800, o astrônomo inglês William Herschel (1792-1871)
fez uma descoberta importante. Através de uma experiência ela pode perceber
que a luz vermelha transporta mais calor que a luz violeta. Quando
Herschel colocou o termômetro na região ao lado do vermelho, onde não era vista
nenhuma iluminação, ele se surpreendeu ao perceber que o termômetro indicava
que ali estava chegando calor. Um exemplo do infravermelho, é o calor produzido
pelo ferro, que mesmo sem tocar uma pessoa pode-se queimar pelo calor irradiado
por ele. Apesar deste infravermelho produzido, o ferro não emite luz.
Atualmente existem aparelhos capazes de identificar este calor infravermelho,
esta irradiação infravermelha também é usada na medicina em alguns usos
terapêuticos.
Também podemos incluir em exemplos de irradiação no nosso cotidiano, o
complicado efeito estufa que acontece no planeta Terra, os raios de sol ao
penetrarem na atmosfera terrestre e assim alcançando sua superfície, parte
destes raios do Sol são absorvidos e transformados em calor (cerca de 65%),
outros são refletidos para o espaço, mas só parte destes chega a deixar a
Terra, pois são rebatidos de volta pelos chamados "Gases de Efeito
Estufa" (dióxido de carbono, metano, clorofluorcarbonetos- CFCs- e óxidos
de azoto), sob a forma de infravermelho (ondas de calor). O efeito é o
aquecimento do planeta, gerando graves consequências a este aquecimento
exagerado.
EXERCÍÇIOS
1) Sobre a propagação de calor, considere as seguintes afirmações:
I) O processo de convecção do calor só pode ocorrer em meios sólidos ou líquidos.
II) A irradiação do calor só pode ocorrer no vácuo
III) A condução de caloré o processo de propagação que ocorre nos corpos sólidos
IV) A convecção do calor só pode ocorrer nos líquidos.
Está(estão) correta(s) somente:
a) I b) II c) III d) II e III
2) Com relação ao processo de transferência de calor, considere as seguintes afirmativas:
1. A condução e a convecção são processos que dependem das propriedades do meio material em que ocorrem.
2. A convecção é um processo de transferência de calor que ocorre somente em metais.
3. O processo de radiação está relacionado com o processo de propagação de ondas eletromagnéticas.
Assinale a alternativa correta:
a) Somente a alternativa 1 é verdadeira.
b) Somente a alternativa 2 é verdadeira.
c) Somente a alternativa 3 é verdadeira.
d) Somente as alternativas 1 e 3 são verdadeiras.
e) Somente as alternativas 2 e 3 são verdadeiras.
3) Calor é uma forma de energia que se transfere de um corpo para o outro em virtude de uma diferença de temperatura entre eles. Há três processos de propagação de calor: condução, convecção e radiação.
Em relação a transferência de calor, afirma-se que:
I. Em dias frios, os pássaros costumam eriçar suas penas para acumular ar entre elas. Neste caso, o ar acumulado constitui-se em um bom isolante térmico diminuindo as trocas de calor por condução com o ambiente
II. Correntes de convecção na atmosfera costumam ser aproveitadas por aviões planadores e asas delta para ganharem altura. Tais correntes são originadas por diferenças de temperatura entre duas regiões quaisquer da terra.
III. As paredes internas das garrafas térmicas são espelhadas com o objetivo de diminuir as trocas de calor por radiação.
Está correto o que se afirmam em
a) I, II e III.
b) apenas I e II.
c) apenas I e III.
d) apenas II e III.
e) apenas III.
4) Estufas rurais são áreas limitadas de plantação cobertas por lonas plásticas transparentes, que fazem entre outras coisas, com que temperatura interna seja maior do que a externa. Isso se dá por que:
a) O ar aquecido junto à lona desce por convecção até as plantas.
b) As lonas são mais transparentes às radiações da luz vísivel que às radiações infravermelhas.
c) Um fluxo líquido contínuo de energia se estabelece de fora para dentro da estufa.
d) A expansão do ar expulsa o ar frio para fora da estufa.
e) O ar retido na estufa atua como um bom condutor de calor aquecendo o solo.
GABARITO
1) C
2) D
3) A
4) B
Segue abaixo o link para download de exercícios de Estudo Dirigido de Processos de Transferência de calor
Essas correntes também afetam o clima, pois elas se movimentam de regiões mais
aquecidas e de baixa pressão para os lugares mais frios e de alta pressão.
Quando correntes de ar, como estas colidem ocorrem as chamadas
tempestades. Essas correntes de convecção de ar, quentes ou frias são as
chamadas frentes quentes e frias. Nas cidades onde há uma alta
circulação de veículos ou indústrias os gases que são expelidos sobem, pelo
fato de que são mais quentes e menos densos que o ar da atmosfera e o ar das
camadas mais altas, descem, ocorrendo uma renovação do ar, mas isso depende da
temperatura ambiente.
Vamos entrar agora no tópico de Irradiação, que em conceito cientifico "é o processo no qual o calor se propaga de um meio a outro através de ondas eletromagnéticas que, por sua vez, possuem energia e estão associadas a um fóton de luz." Um exemplo bastante significativo da irradiação, é o fenômeno no qual o calor do sol chega a terra, se propagando através de ondas eletromagnéticas, transferindo assim a terra o calor que se propaga do sol.
Vários outros exemplos podem ser dados da irradiação, como por exemplo o
calor de uma fogueira, lâmpadas comuns, irradiam calor, em granjas pode-se
observar as lâmpadas que mantém os pintinhos aquecidos dia e noite, entre
outros vários exemplos. Os bons materiais emissores de radiação, são também por
sua vez bons absorvedores de radiação, estes são chamados de corpos negros.
Isso exemplifica, quando se usa uma camisa escura no calor, o quanto esquenta
mais rápido e com mais facilidade do que qualquer outra cor. Pois a cor escura,
possuir maior facilidade de absorção de luz, energia, do que qualquer outra
cor.
Mais um exemplo, que exemplifica muito a irradiação, é uma estufa, o que
acontece é as radiações provenientes do sol atravessam com facilidade lonas e
vidros, e esta é retida no interior e na superfície, aquecendo-as. Esse
processo também acontece quando estamos com a janela fechada ou quando estamos
dentro de um carro, sob o sol. A facilidade que esta radiação direta tem
em atravessar esta superfície de vidro ou das lonas transparentes não se repete
para a energia que é refletida.
Outra irradiação bastante presente no nosso cotidiano é o que acontece no micro-ondas, que possui uma frequência bem definida, que só faz vibrar as moléculas de água dos alimentos.
Vamos entrar agora no tópico de Irradiação, que em conceito cientifico "é o processo no qual o calor se propaga de um meio a outro através de ondas eletromagnéticas que, por sua vez, possuem energia e estão associadas a um fóton de luz." Um exemplo bastante significativo da irradiação, é o fenômeno no qual o calor do sol chega a terra, se propagando através de ondas eletromagnéticas, transferindo assim a terra o calor que se propaga do sol.
Mais um exemplo, que exemplifica muito a irradiação, é uma estufa, o que
acontece é as radiações provenientes do sol atravessam com facilidade lonas e
vidros, e esta é retida no interior e na superfície, aquecendo-as. Esse
processo também acontece quando estamos com a janela fechada ou quando estamos
dentro de um carro, sob o sol. A facilidade que esta radiação direta tem
em atravessar esta superfície de vidro ou das lonas transparentes não se repete
para a energia que é refletida. Outra irradiação bastante presente no nosso cotidiano é o que acontece no micro-ondas, que possui uma frequência bem definida, que só faz vibrar as moléculas de água dos alimentos.
"Quando
a luz do Sol atravessa certo prisma de vidro, ela é separada em luzes de
diferentes cores, as cores do arco-íris. Esse acontecimento, chamado de dispersão
da luz branca”. Em 1800, o astrônomo inglês William Herschel (1792-1871)
fez uma descoberta importante. Através de uma experiência ela pode perceber
que a luz vermelha transporta mais calor que a luz violeta. Quando
Herschel colocou o termômetro na região ao lado do vermelho, onde não era vista
nenhuma iluminação, ele se surpreendeu ao perceber que o termômetro indicava
que ali estava chegando calor. Um exemplo do infravermelho, é o calor produzido
pelo ferro, que mesmo sem tocar uma pessoa pode-se queimar pelo calor irradiado
por ele. Apesar deste infravermelho produzido, o ferro não emite luz.
Atualmente existem aparelhos capazes de identificar este calor infravermelho,
esta irradiação infravermelha também é usada na medicina em alguns usos
terapêuticos.
Também podemos incluir em exemplos de irradiação no nosso cotidiano, o
complicado efeito estufa que acontece no planeta Terra, os raios de sol ao
penetrarem na atmosfera terrestre e assim alcançando sua superfície, parte
destes raios do Sol são absorvidos e transformados em calor (cerca de 65%),
outros são refletidos para o espaço, mas só parte destes chega a deixar a
Terra, pois são rebatidos de volta pelos chamados "Gases de Efeito
Estufa" (dióxido de carbono, metano, clorofluorcarbonetos- CFCs- e óxidos
de azoto), sob a forma de infravermelho (ondas de calor). O efeito é o
aquecimento do planeta, gerando graves consequências a este aquecimento
exagerado.
Para mais informações entre em
contato, ou siga as referências abaixo:
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/oitava_serie/Calor7.php
www.if.ufrgs.br/~leila/propaga.html
www.fisicaevestibular.com.br/termica3.htm
Bom turma vou disponibilizar
também alguns videos observados em aula, como também alguns exercícios de
fixação.
1) Sobre a propagação de calor, considere as seguintes afirmações:
I) O processo de convecção do calor só pode ocorrer em meios sólidos ou líquidos.
II) A irradiação do calor só pode ocorrer no vácuo
III) A condução de caloré o processo de propagação que ocorre nos corpos sólidos
IV) A convecção do calor só pode ocorrer nos líquidos.
Está(estão) correta(s) somente:
a) I b) II c) III d) II e III
2) Com relação ao processo de transferência de calor, considere as seguintes afirmativas:
1. A condução e a convecção são processos que dependem das propriedades do meio material em que ocorrem.
2. A convecção é um processo de transferência de calor que ocorre somente em metais.
3. O processo de radiação está relacionado com o processo de propagação de ondas eletromagnéticas.
Assinale a alternativa correta:
a) Somente a alternativa 1 é verdadeira.
b) Somente a alternativa 2 é verdadeira.
c) Somente a alternativa 3 é verdadeira.
d) Somente as alternativas 1 e 3 são verdadeiras.
e) Somente as alternativas 2 e 3 são verdadeiras.
3) Calor é uma forma de energia que se transfere de um corpo para o outro em virtude de uma diferença de temperatura entre eles. Há três processos de propagação de calor: condução, convecção e radiação.
Em relação a transferência de calor, afirma-se que:
I. Em dias frios, os pássaros costumam eriçar suas penas para acumular ar entre elas. Neste caso, o ar acumulado constitui-se em um bom isolante térmico diminuindo as trocas de calor por condução com o ambiente
II. Correntes de convecção na atmosfera costumam ser aproveitadas por aviões planadores e asas delta para ganharem altura. Tais correntes são originadas por diferenças de temperatura entre duas regiões quaisquer da terra.
III. As paredes internas das garrafas térmicas são espelhadas com o objetivo de diminuir as trocas de calor por radiação.
Está correto o que se afirmam em
a) I, II e III.
b) apenas I e II.
c) apenas I e III.
d) apenas II e III.
e) apenas III.
4) Estufas rurais são áreas limitadas de plantação cobertas por lonas plásticas transparentes, que fazem entre outras coisas, com que temperatura interna seja maior do que a externa. Isso se dá por que:
a) O ar aquecido junto à lona desce por convecção até as plantas.
b) As lonas são mais transparentes às radiações da luz vísivel que às radiações infravermelhas.
c) Um fluxo líquido contínuo de energia se estabelece de fora para dentro da estufa.
d) A expansão do ar expulsa o ar frio para fora da estufa.
e) O ar retido na estufa atua como um bom condutor de calor aquecendo o solo.
GABARITO
1) C
2) D
3) A
4) B
Segue abaixo o link para download de exercícios de Estudo Dirigido de Processos de Transferência de calor
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