Mecanismos de transferência de calor. Anjo Albuquerque

Transcrição

1 Mecanismos de transferência de calor 1

2 Mecanismos de transferência de calor Quando aqueces uma cafeteira de alumínio com água ao lume toda a cafeteira e toda a água ficam quentes passado algum tempo. Ocorrem transferências de energia como calor. A cafeteira é aquecida por condução. A água contida no seu interior aquece por convecção. 2

3 Mecanismos de transferência de calor Condução Ocorre nos metais. Decorre rapidamente porque os metais têm electrões livres (electrões de condução) que colidem com os iões da rede metálica (iões positivos). O aumento de temperatura da base da cafeteira deve-se a um aumento a energia cinética dos corpúsculos. Este processo continua até que toda a cafeteira fique à mesma temperatura. 3

4 Mecanismos de transferência de calor Convecção A água contida no interior da cafeteira aquece (aumenta a sua temperatura) porque os corpusculos constituintes da água adquirem maior energia cinética. A quantidade de líquido que se encontra mais próxima da fonte de calor aquece, expande-se e torna-se menos densa. A água quente (menos densa) tem tendência a subir, sendo substituída pela água fria(mais densa) que tem tendência a descer. Ocorre, assim, uma circulação contínua de correntes: A água quente desloca-se para cima. A água fria movimenta-se para baixo. Estas correntes designam-se por correntes de convecção. 4

5 Mecanismos de transferência de calor 5

6 Mecanismos de transferência de calor 6

7 Observação de correntes de convecção Energia emitida pela Terra e enviada para o Espaço. 7

8 Observação de correntes de convecção As correntes de convecção originam os ventos e regulam o clima do nosso planeta. As zonas perto do equador recebem mais radiação solar por unidade de área devido à inclinação do eixo de rotação da Terra. O ar quente sobe assim a partir do equador e origina correntes de convecção na atmosfera terrestre. 8

9 Correntes de convecção Brisas Marítimas Durante o dia a radiação solar aquece a superfície terrestre. O ar quente sobe, sendo substituído pelo ar frio que desce em direcção ao mar. Durante a noite o mar tem uma temperatura mais elevada do que a terra. O ar quente sobe a partir do mar sendo substituido pelo ar frio que desce em direcção à superfície terrestre. 9

10 EXERCÍCIO Observa a figura que mostra um recipiente com água a ser aquecido à chama de um fogão a gás. a) Indica quais são as transferenciais de energia que ocorrem nesta situação. b) Qual é o mecanismo de trasnsferência de energia como calor, que permite ao recipiente aquecer, decorrido um certo intervalo de tempo? c) Explica como se processa a transferência de calor na água. 10

11 Embora o isolamento térmico das casas tenha melhorado há ainda muitas perdas de calor 11

12 O calor não se transfere com a mesma facilidade através de todos os materiais. Há materiais bons e maus condutores térmicos: Os metais e ligas metálicas são os melhores condutores do calor. Os sólidos não metálicos são, de um modo geral, maus condutores de calor, assim como os líquidos. Os gases são os piores condutores do calor. 12

13 A quantidade de calor que atravessa, por segundo, uma parede exterior, com espessura L, de uma habitação depende dos seguintes factores: é directamente proporcional à área da parede. é directamente proporcional à diferença de temperatura entre o interior da habitação e o exterior. é inversamente proporcional à espessura da parede Nas nossas casas devemos escolher materiais de construção que sejam bons isolantes térmicos, isto é, materiais maus condutores do calor. Deste modo minimizam-se as transferências de calor para o exterior. 13

14 Radiação Solar 14

15 Energia emitida pela Terra e enviada para o Espaço. Radiação Solar 15

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18 U coeficiente de condutividade térmica 18

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20 EXERCÍCIO 20

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