Qual a diferença entre condução, convecção e irradiação?
A diferença entre condução, convecção e irradiação está nos processos de propagação do calor:
Condução: É a transferência de calor entre dois corpos em contato direto. Nesse processo, as partículas com maior energia cinética (calor) transmitem sua energia para as partículas vizinhas com menor energia cinética, através da fronteira entre os dois corpos. Exemplos de condução incluem o aquecimento de uma barra de metal e o aquecimento do cabo de uma panela.
Convecção: Ocorre quando o calor é transferido de um lugar para outro por meio de fluidos, como líquidos ou gases. Nesse processo, o calor é absorvido por um fluido, que se aquecerá e se expandirá, tornando-se menos denso e subindo. Isso faz com que o fluido mais frio e denso desça, criando correntes de convecção. Exemplos de convecção incluem o aquecimento de líquidos no interior de uma panela ao fogo e o resfriamento dos alimentos na geladeira.
Irradiação: A irradiação térmica é a propagação do calor por meio de ondas eletromagnéticas, como os raios infravermelhos. Esse processo não precisa de um meio material para ocorrer, ou seja, pode ocorrer no vácuo. O Sol aquece a Terra todos os dias por meio da irradiação térmica, e a garrafa térmica é um exemplo de irradiação térmica em ação.
Em resumo, a condução ocorre entre corpos em contato direto, a convecção envolve a transferência de calor por meio de fluidos e a irradiação ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, independentemente da presença de um meio material.
| Processo | Descrição | Exemplos |
|---|---|---|
| Condução | Transmissão de calor por contato direto entre moléculas, ocorrendo apenas em meios sólidos. | Aquecimento de líquidos no interior de uma panela ao fogo; aquecimento dos corpos pelos aquecedores. |
| Convecção | Transmissão de calor por meio de correntes de ar ou líquidos, ocorrendo em fluidos (gases e líquidos). | Aquecimento ou resfriamento pelas correntes de ar atmosférico; resfriamento dos alimentos na geladeira ou congelador; resfriamento dos corpos pelos ares-condicionados. |
| Irradiação | Transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas, não precisando de meio para se propagar. | Irradiação térmica é a propagação de calor que acontece por meio das ondas eletromagnéticas, como a luz solar que chega à Terra. |
Como ocorre a condução térmica?
A condução térmica é um processo de transferência de calor que ocorre principalmente nos sólidos, mas também pode ocorrer nos gases e líquidos. Ela ocorre devido à interação entre átomos de diferentes temperaturas, sem que haja transferência de matéria.
O coeficiente de condutividade térmica (k) determina se um corpo é ou não bom condutor de calor. A condução térmica pode ser afetada por diversos fatores, como:
- Temperatura: A condução de energia térmica nos materiais aumenta à medida que a temperatura aumenta;
- Estado físico: A condução térmica ocorre mais facilmente em sólidos, seguidos por líquidos e gases;
- Pureza: A presença de impurezas em um material pode afetar sua condutividade térmica;
- Densidade: A densidade do material também influencia a condutividade térmica;
Existem dois tipos de materiais em relação à condução térmica:
- Isolantes térmicos: São materiais que apresentam baixa condutividade térmica, como plástico, borracha, madeira, lã e isoporEsses materiais são usados para evitar a passagem de calor.
- Condutores térmicos: São materiais que apresentam alta condutividade térmica, como os metaisEsses materiais são usados para facilitar a passagem de calor, como em dissipadores térmicos e cobertores.
Um exemplo de condução térmica no cotidiano é quando estamos cozinhando com uma panela de ferro.
A energia térmica é transferida das chamas do fogão para a panela e, em seguida, para o alimento, devido à alta condutividade térmica do ferro.
Exemplos de convecção?
A convecção é um processo de transferência de calor que ocorre em fluidos, como ar ou água, quando há diferenças de temperatura em seu conteúdo. Alguns exemplos de convecção incluem:
- Aquecedores: Eles são colocados no chão ou em lugares baixos para que o ar quente emitido por eles possa subir, aquecendo todo o ambiente. O ar quente sobe porque sua densidade diminui após ser aquecido;
- Ar-condicionado: O ar-condicionado apresenta um melhor desempenho quando é colocado em um lugar mais alto. O ar mais denso que sai do ar-condicionado desce e o ar menos denso (ar do ambiente) sobe, ocasionando assim a corrente por convecção;
- Geladeira doméstica: As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades vazadas para facilitar o fluxo de energia térmica até o congelador por convecção, facilitando que o ar quente suba e o ar frio desça;
- Experimento com compota de vidro e velas: Coloque duas velas de tamanhos diferentes dentro de uma compota de vidro com tampa e observe qual delas se apaga primeiro. A vela maior se apagará primeiro porque o ar está mais denso em cima do que embaixo, como no exemplo do ar-condicionado;
Além da convecção natural, que ocorre graças ao empuxo, existe a convecção forçada, na qual o ar frio é bombeado para cima, enquanto o ar quente move-se para baixo, como quando colocamos um ventilador de teto para refrescar uma sala.
Como a irradiação se propaga?
A irradiação é um processo de propagação de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, como a luz e o calor do Sol.
Essas ondas não precisam de um meio para se propagar, o que significa que podem viajar no vácuo.
A irradiação térmica é responsável por transmitir o calor do Sol até a Terra, e todos os corpos com temperaturas acima do zero absoluto emitem radiação térmica. Ao estudar a propagação da irradiação, é importante considerar os seguintes aspectos:
- Absorção e reflexão: Quando a radiação térmica incide em um corpo, uma parte é absorvida e outra é refletidaCorpos escuros absorvem a maior parte da radiação que incide sobre eles, enquanto os corpos claros refletem quase totalmente a radiação térmica incidente;
- Emissão de ondas eletromagnéticas: Todos os corpos com temperaturas acima do zero absoluto emitem ondas eletromagnéticos, cujas características e intensidade dependem do material do corpo e de sua temperatura;
- Exemplos de irradiação: Alguns exemplos de irradiação térmica incluem o aquecimento da Terra e dos seres que a habitam pelo Sol, o aquecimento das placas solares e o aquecimento dos alimentos em fornos elétricos e air fryers;
Em resumo, a irradiação térmica é um processo de propagação de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, como a luz e o calor do Sol.
Essas ondas não precisam de um meio para se propagar e são responsáveis por transmitir o calor do Sol até a Terra.
A absorção e reflexão das ondas eletromagnéticas, bem como a emissão de ondas eletromagnéticos pelos corpos, são aspectos importantes a serem considerados ao estudar a propagação da irradiação.
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