Você já se queimou num cabo de panela? Ou, então, teve a oportunidade de se aquecer numa fogueira ou lareira? Esses são exemplos de um dos campos de estudo da Física no cotidiano.

A transmissão do calor é algo comum no dia a dia, pois é por meio dela que os alimentos são cozidos, que há os ventos, que nós somos aquecidos pela luz solar, além de aparecer questões sobre o tema no Enem, entre outros exemplos. Por isso, vamos conferir neste post o que é e quais são as formas de transmissão de calor. Acompanhe!

O que é energia térmica?

Imagine a seguinte situação: uma haste de metal, que está bem quente, é colocada junto com outras hastes de metal, que estão em temperatura ambiente.

O que poderá acontecer? A haste quente vai continuar quente ou a energia térmica dela será transferida para as demais até que alcancem uma temperatura em comum?

Se você acha que a segunda opção é a correta, então acertou. Isso ocorre, porque o calor sempre se transfere dos objetos mais quentes para os mais frios, até que a temperatura de todos entre em equilíbrio.

Falamos em calor e em energia térmica, mas esses termos têm significados diferentes. A energia térmica é a energia associada ao movimento das partículas. Sendo assim, quanto mais elas estão agitadas, maior é a energia térmica e, consequentemente, a temperatura é mais alta.

O calor é a energia térmica fluindo de um corpo para o outro ou de uma região para a outra num mesmo corpo. Então, a transmissão de calor entre dois corpos pode acontecer de três formas, as quais veremos a seguir.

Formas de energia térmica

Podemos adiantar que existem três formas de energia térmica ou transmissão de calor são:

  • condução;
  • convecção;
  • irradiação.

Condução

A condução é um dos processos de transmissão de calor, em que a energia térmica passa de partícula em partícula.

Por exemplo: digamos que uma vela esteja acesa e resolvemos segurar uma haste de metal sobre essa vela, fazendo com que uma das pontas fique sobre a chama e a outra fique em contato com a nossa mão.

Com o passar do tempo, a extremidade da haste que está em nossa mão começará a esquentar, mesmo que ela esteja distante da fonte de calor.

Isso acontece porque, quando a chama entra em contato com uma extremidade da haste, ela começa a agitar as partículas e essas partículas ficam agitando as que estavam do lado, e assim por diante, até que chegue à extremidade onde estava a mão.

Sendo assim, a condução só ocorre através de um meio material. Entre esses meios, os metais são considerados os melhores condutores de calor, pois têm os elétrons externos dos átomos com ligações mais fracas.

Assim, eles são livres para transportar a energia por meio das colisões dentro do metal. Os melhores condutores são a prata, o cobre, alumínio e ferro.

Se, por um lado, há bons condutores, por outro há maus condutores, chamados de isolantes térmicos.

Ao contrário do que acontece com os bons condutores, nos isolantes os elétrons externos dos átomos são fortemente ligados, o que impede uma boa transferência de energia térmica. A lã, o isopor, a madeira e o papel são considerados isolantes. Por isso, os cabos de panela e de utensílios de cozinha são revestidos com madeira ou plástico.

Convecção

calor por convecção

A transmissão de calor por convecção só é possível em meios fluidos, como ar e água, em que a transferência de calor se dá devido ao próprio movimento do meio.

Por exemplo: quando colocamos uma panela de água para esquentar no fogão, o fogo esquenta a panela e esta esquenta a água, que está no fundo por condução. Porém, quando a água do fundo começa a ficar quente, ela fica menos densa. Dessa forma, essa parte de água menos densa sobe e a parte mais densa e a fria desce.

Esse movimento do fluido quente subir e o frio descer se chama corrente de convecção. Com o passar do tempo, isso vai fazer com que toda a água da panela esteja quente.

As correntes de convecção também ocorrem em meio gasoso, como na atmosfera, resultando nos ventos.

Já algumas partes da superfície da Terra, absorvem mais calor do sol. Como resultado, o ar próximo a essa superfície fica mais quente e sobe, já o ar que está frio, desce, surgindo o vento.

Um exemplo evidente disso acontece na costa marítima. Durante o dia, o sol aquece a areia da praia mais facilmente do que aquece a água. Assim, o ar que está sobre a areia fica menos denso e é empurrado para cima pelo ar mais denso e frio do mar.

Isso forma uma brisa que vem do mar em direção à costa. Já durante a noite, a areia esfria mais rapidamente do que a água, que é uma má condutora de calor. Isso faz com que a brisa inverta de sentido, indo da praia para o mar, pois o ar mais denso e frio está na praia, e o mais quente e menos denso está sobre o mar.

Irradiação

Por último, temos a irradiação, que transmite energia térmica por meio de ondas eletromagnéticas, como as ondas de rádio, micro-ondas, os raios X e os raios gama.

A irradiação é a única forma de transmissão de calor que não precisa de um meio, podendo ocorrer, inclusive, no vácuo.

Um exemplo disso é a luz solar, que percorre o espaço até chegar à Terra. Dessa forma, nosso planeta é aquecido por irradiação, assim como uma fogueira aquece as pessoas que estão sentadas ao redor dela.

Uma curiosidade interessante sobre a absorção da irradiação, é que ela é mais acentuada em superfícies mais escuras. Por isso, não é recomendado sair de camiseta preta num dia quente e ensolarado, já que a luz solar vai ser mais absorvida pela camiseta e, assim, você sentirá mais calor.

Exercícios de transmissão de calor

ENEM(Segunda aplicação) 2016

Para a instalação de um aparelho de, é sugerido que ele seja colocado na parte superior da parede do cômodo, pois a maioria dos fluidos (líquidos e gases), quando aquecidos, sofrem expansão, tendo sua densidade diminuída e sofrendo um deslocamento ascendente. Por sua vez, quando são resfriados, tornam-se mais densos e sofrem um deslocamento descendente.

A sugestão apresentada no texto minimiza o consumo de energia, porque

a. diminui a umidade do ar dentro do cômodo.
b. aumenta a taxa de condução térmica para fora do cômodo.
c. torna mais fácil o escoamento da água para fora do cômodo.
d. facilita a circulação das correntes de ar frio e quente dentro do cômodo.
e. diminui a taxa de emissão de calor por parte do aparelho para dentro do cômodo.

VUNESP

Uma estufa para a plantação de flores é feita com teto e paredes de vidro comum. Dessa forma, durante o dia, o ambiente interno da estufa é mantido a uma temperatura mais alta do que o externo. Isso se dá porque o vidro comum:

a. permite a entrada da luz solar, mas não permite a saída dos raios ultravioleta emitidos pelas plantas e pelo solo da estufa.
b. é transparente à luz solar, mas opaco aos raios infravermelhos emitidos pelas plantas e pelo solo da estufa.
c. é opaco à luz solar, mas transparente aos raios infravermelhos emitidos pelas plantas e pelo solo da estufa.
d. ao ser iluminado pela luz solar, produz calor, aquecendo as plantas.
e. não permite a entrada da luz solar, mas permite a saída dos raios ultravioleta, emitidos pelas plantas e pelo solo da estufa.

ENEM(Segunda aplicação) 2016

Nos dias frios, é comum ouvir expressões como: “Esta roupa é quentinha” ou então “Feche a janela para o frio não entrar”. As expressões do senso comum utilizadas estão em desacordo com o conceito de calor da termodinâmica. A roupa não é “quentinha, muito menos o frio “entra” pela janela.

A utilização das expressões “roupa é quentinha” e “para o frio não entrar” é inadequada, pois o(a)

a. roupa absorve a temperatura do corpo da pessoa, e o frio não entra pela janela, o calor é que sai por ela.
b. roupa não fornece calor por ser um isolante térmico, e o frio não entra pela janela, pois é a temperatura da sala que sai por ela.
c. roupa não é uma fonte de temperatura, e o frio não pode entrar pela janela, pois o calor está contido na sala, logo o calor é que sai por ela.
d. calor não está contido num corpo, sendo uma forma de energia em trânsito de um corpo de maior temperatura para outro de menor temperatura.
e. calor está contido no corpo da pessoa, e não na roupa, sendo uma forma de temperatura em trânsito de um corpo mais quente para um corpo mais frio.
Gabarito: D; B; D.

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