Unidade 9 Transferência de Calor. Introdução Condução Fluxo de calor Convecção Irradiação

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1 Unidade 9 Transferência de Calor Introdução Condução Fluxo de calor Convecção Irradiação

2 Introdução Você já reparou que as colheres utilizadas para misturar alimentos em panelas costumam ser feitas de plástico, madeira ou, quando constituídas de metal, possuem cabos com esses materiais citados? Cozinhar com colheres inteiramente metálicas pode causar queimaduras, pois, enquanto plásticos e madeira dificultam a transferência de calor entre a comida e mão do cozinheiro, metais tendem a facilitar essa transmissão de calor.

3 Introdução Ainda analisando fenômenos que ocorrem em uma cozinha, as garrafas térmicas usadas para armazenar café conseguem manter essa bebida quentinha por muito tempo, pois dificultam a transferência de calor do líquido para o ambiente. Já nas geladeiras de modelo convencional, o fato de os congelados ficarem na parte mais alta desse tipo de eletrodoméstico também está relacionado a uma das maneiras de o calor se propagar entre corpos ou substâncias.

4 Transmissão de Calor Definição de Calor: Calor é energia térmica em trânsito motivada por uma diferença de temperatura, sendo sempre transferida do meio mais quente para o meio mais frio. Tipos de Transmissão: é dada de três maneiras por condução, por convecção e por irradiação.

5 Condução É a propagação de calor em que a energia térmica passa de partícula para partícula, sem transporte de matéria. Ocorre principalmente nos metais (condutores térmicos).

6 Aplicações de isolantes térmicos São exemplos de isolantes térmicos: água, gelo, ar, lã, isopor, vidro, borracha, madeira, serragem, etc.

7 Exemplos de isolantes térmicos Exemplo1: Os iglus, embora feitos de gelo, impedem a condução de calor para o meio externo. Elevando, assim sua temperatura interna.

8 Exemplos de isolantes térmicos Exemplo2: As roupas de frio são um exemplo de isolante térmico; o ar que fica retido entre suas fibras dificulta a condução de calor. Os pelos dos animais e a serragem também são bons isolantes térmicos porque retêm ar.

9 Fluxo de calor Se tomarmos um corpo constituído de material bom condutor de calor e mantivermos suas extremidades a diferentes temperaturas, naturalmente ocorrerá um fluxo de calor da região mais quente para mais fria (devemos lembrar que se não houvesse diferença de temperatura equilíbrio térmico não haverá troca de calor). Esse fluxo de calor indicado pela letra grega Φ pode ser determinado de acordo com a figura e as equações a seguir:

10 Fluxo de calor Φ= Q t ou Φ= K.A. θ L

11 Fluxo de calor Quanto maior o valor do coeficiente de condutividade térmica de uma substância, melhor condutora de calor ela é considerada. Por exemplo: K prata = 0,99 cal/s.cm.ºc K alumínio = 0,50 cal/.cm.ºc K prata > K alumínio então a prata é melhor condutora de calor do que o alumínio.

12 Fluxo de calor As unidades de medida usadas nas equações anteriores:

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14 Convecção térmica É a propagação de calor com transporte de matéria. Ocorre somente nos líquidos e gases.

15 Exemplos de Convecção Exemplo1: Água no fogo. A água quente na parte inferior, menos densa, sobe, enquanto a água fria na parte superior, mais densa, desce. Esse movimento de água quente e água fria, chamado de corrente de convecção, faz com que a água se aqueça como um todo.

16 Exemplos de Convecção Exemplo2: Ar condicionado. Para facilitar o resfriamento de uma sala, o condicionador de ar deve ser colocado na parte superior da mesma. Assim, o ar frio lançado, mais denso, desde, enquanto o ar quente na parte inferior, menos denso, sobe (corrente de convecção).

17 Exemplos de Convecção Exemplo3: Geladeira. Para facilitar o resfriamento da geladeira, o congelador deve ser colocado na parte superior da mesma. Assim, o ar frio próximo ao congelador, mais denso, desce, enquanto o ar quente na parte inferior, menos denso, sobe (corrente de convecção).

18 Exemplo de Convecção Exemplo5: Brisa litorânea: De dia, o ar junto à areia se aquece e, por ser menos denso, sobe e é substituído pelo ar frio que estava sobre a água. Assim, forma-se a brisa que sopra do mar para a terra, a brisa marítima.

19 Exemplo de Convecção À noite, o ar junto à água, agora mais aquecido, sobe e é substituído pelo ar frio que estava sobre a areia. Assim, forma-se a brisa que sopra da terra para o mar, a brisa terrestre.

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21 Irradiação térmica É a propagação de calor através de ondas eletromagnéticas, principalmente os raios infravermelhos (chamados de ondas de calor). Ocorre inclusive no vácuo.

22 Exemplos de Irradiação Exemplo1: A estufa de plantas é feita de vidro, que é transparente à energia radiante do Sol e opaco às ondas de calor emitidas pelos objetos dentro da estufa. Assim, o interior da estufa se mantém a uma temperatura maior do que o exterior.

23 Exemplos de Irradiação Exemplo2: Na atmosfera terrestre também ocorre o efeito estufa. O gás carbônico (CO2) e os vapores de água presentes no ar funcionam como o vidro: são transparentes à energia radiante que vem do Sol, mas opacos às ondas de calor emitidas pela Terra. Em virtude do aumento considerável de veículos, indústrias e fontes poluidoras em geral, os níveis de gás carbônico e outros gases têm aumentado na atmosfera terrestre. Isso já provocou um aumento na temperatura média da Terra de 1 C, e previsões para um aumento de 1,8 C a 4 C para os próximos 50 anos.

24 GARRAFA TÉRMICA A garrafa térmica tem por finalidade evitar as propagações de calor. Ela é constituída por uma ampola de vidro com faces espelhadas (as faces espelhadas evitam a irradiação). A ampola tem parede dupla de vidro com vácuo entre elas (o vácuo evita a condução e a convecção). Externamente, uma camada de plástico protege a ampola.

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