Transferência de energia térmica – calor

O calor é a energia térmica em movimento. Esta transferência de energia ocorre quando dois corpos possuem temperaturas diferentes, tendendo ao equilíbrio térmico, ou seja, a transferência de energia térmica ocorre enquanto existir a diferença de temperatura.

A energia térmica de um corpo, associada à agitação térmica, também pode ser entendida como sendo a energia cinética total de suas moléculas. Os processos pelos quais esta energia pode ser transferida são: condução, convecção e irradiação.

Um erro que encontramos em muitos livros didáticos e que já cometi muitas vezes no início do meu trabalho como professor é falar em transferência de calor. Se entendermos bem o conceito de calor, sabemos que ele não pode ser transferido já que não é uma característica ou propriedade de um corpo e sim o processo de transferência de energia.

Na condução, a energia térmica se propaga de partícula a partícula, por exemplo, quando seguramos uma barra de metal com uma de suas extremidades ligada ao fogo. Neste exemplo a energia térmica se propaga de partícula a partícula, por toda a barra até atingir a extremidade oposta.
A irradiação acontece com a propagação de energia através do espaço por ondas eletromagnéticas. Neste tipo de transferência a energia não necessita de meio material para se propagar, já que as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo. Um bom exemplo prático para este fenômeno é o forno de microondas que utiliza ondas eletromagnéticas para aquecer os alimentos. Você pode ler o texto sobre o forno de microondas para entender melhor este fenômeno.
Já a convecção ocorre com o movimento das massas de temperaturas diferentes. Vamos analisar mais um exemplo: Quando a água está sendo aquecida em uma panela. O recipiente transmite energia térmica para a parte de água que está no fundo da panela, esta parte se torna mais quente e menos densa, por este motivo esta porção sobe e a água que está mais fria desce para o fundo da panela. Este fenômeno vai se repetindo durante o tempo que a água estiver sendo aquecida, transmitindo a energia térmica por toda a panela.
A garrafa térmica é um aparelho com o objetivo de conservar a temperatura do seu conteúdo, no maior intervalo de tempo possível. Logo, as paredes dessa garrafa não devem permitir a passagem de energia térmica através delas, tornando a garrafa térmica uma ótima aplicação prática do que acabamos de estudar. Vamos entender como ela funciona.
Para evitar trocas de energia por condução, a ampola interna da garrafa é feita de vidro (mal condutor) com paredes duplas, entre as quais se faz vácuo, que quase não conduz energia térmica, já que há poucas moléculas para realizar essa tarefa. 
Para isolar a garrafa das possíveis correntes de convecção (processo que ocorre com movimento de partículas), coloca-se uma tampa bem fechada.
A troca de energia por radiação é evitada espelhando as superfícies interna e externa da ampola, assim, as ondas eletromagnéticas são refletidas, tanto do conteúdo para fora como do ambiente para dentro da garrafa. Desta maneira, a temperatura no interior da garrafa é mantida por algumas horas. O sistema não é 100% eficiente, logo, o equilíbrio térmico com o meio ambiente acontece após certo tempo.

Temperatura e calor
Para conferir outras tirinhas de física confira -> Tirinhas de Física

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7 respostas

  1. Esta transferência de calor pode acontecer de três maneiras diferentes, por condução, convecção ou irradiação.

    Na transferência de calor por condução, o calor se propaga de partícula a partícula, por exemplo, quando seguramos uma barra de metal com uma de suas extremidades ligada ao fogo.
    A transferência de calor por irradiação acontece com a propagação de energia através do espaço por ondas eletromagnéticas.
    A troca de calor por radiação é evitada espelhando as superfícies interna e externa da ampola, assim, as ondas eletromagnéticas são refletidas, tanto do conteúdo para fora como do ambiente para dentro da garrafa. Desta maneira, a temperatura no interior da garrafa é mantida por algumas horas.

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