Os meios de propagação de calor: Meios de transmissão e transferência de calor

Experimento 1: Os meios de propagação de calor: Meios de transmissão e transferência de calor.

Objetivos

                Identifica, comparar e classificar as formas de propagação de calor; Reconhecer que calor para se propagar necessita de uma diferença de temperatura entre as regiões de escoamento;

        Observar que o fluxo térmico sempre se verifica no sentido das temperaturas decrescentes;

Entender como ocorre a propagação de calor de molécula pra molécula, sem deslocamento de matéria.

Fundamentos Teóricos

Transmissão de Calor

        Para que ocorra troca de calor, é necessário que ele seja transferido de uma região a outra através do próprio corpo, ou de um corpo para outro. Existem três processos de transferência de calor estudados na termologia, são eles: condução, convecção e irradiação. A irradiação é a propagação de ondas eletromagnéticas que não precisam de meio para se propagar, enquanto que a condução e a convecção são processos de transferência que necessitam de um meio material para se propagar.

        Condução

        Quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato, as moléculas do corpo mais quente, colidindo com as moléculas do corpo mais frio, transferem energia para este. Esse processo de condução de calor é denominado condução. No caso dos metais, além da transmissão de energia de átomo para átomo, há a transmissão de energia pelos elétrons livres, ou seja, são os elétrons que estão mais afastados do núcleo e que são mais fracamente ligados aos núcleos, portanto, esses elétrons, colidindo entre si e com átomos, transferem energia com bastante facilidade. Por esse motivo, o metal conduz calor de modo mais eficiente do que outros materiais.

        Convecção

        Da mesma forma que o metal, os líquidos e os gases são bons condutores de calor. No entanto, eles transferem calor de uma forma diferente. Esta forma é denominada convecção. Esse é um processo que consiste na movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido. Por exemplo, vamos considerar uma vasilha que contenha água à temperatura inicial de 4°C. Sabemos que a água acima de 4ºC se expande, então ao colocarmos essa vasilha sobre uma chama, a parte de baixo da água se expandirá, tendo sua densidade diminuída e, assim, de acordo com o Princípio de Arquimedes, subirá. A parte mais fria e mais densa descerá, formando-se, então, as correntes de convecção. Como exemplo de convecção temos a geladeira, que tem seu congelador na parte de cima. O ar frio fica mais denso e desce, o ar que está embaixo, mais quente, sobe.

        Irradiação

        Podemos dizer que a irradiação térmica é o processo mais importante, pois sem ela seria praticamente impossível haver vida na Terra. É por irradiação que o calor liberado pelo Sol chega até a Terra. Outro fator importante é que todos os corpos emitem radiação, ou seja, emitem ondas eletromagnéticas, cujas características e intensidade dependem do material de que é feito o corpo e de sua temperatura. Portanto, o processo de emissão de ondas eletromagnéticas é chamado de irradiação. A garrafa térmica é um bom exemplo de irradiação térmica. A parte interna é uma garrafa de vidro com paredes duplas, havendo quase vácuo entre elas. Isso dificulta a transmissão de calor por condução. As partes interna e externa da garrafa são espelhadas para evitar a transmissão de calor por irradiação.

Procedimento adotado no Experimento.

Materiais

1 – Lamparina

5 – Esferas de aço

1 – Chapa de aço com furos maiores que as bolinhas de aço

1 – Vela

1 – Isqueiro ou Fosforo (acender a lamparina e a vela)

1 – Cronometro

Procedimento

        Nesse experimento acendemos a vela e tampamos os furos da chapa de aço com a parafina que escorre enquanto a vela queima.

        Com os furos tampados posicionamos uma esfera em cima de cada furo.

        Acendemos a lamparina e posicionamos com o fogo direcionado a ponta da chapa de tal forma que comece a esquentar a chapa a partir de sua extremidade.

        Assim que posicionamos a lamparina acionamos o cronometro para que possamos verificar o tempo em que cada esfera de aço demorou para cair com o derretimento da parafina que obstruía os furos, como vemos na próxima imagem.

[pic 1]

Imagem 01.

Perguntas sobre as Atividades realizadas

1. Após acender a lamparina e iniciar o aquecimento da extremidade livre da chapa, o que acontece após certo tempo passado?

        Após determinado tempo o calor da extremidade livre vai sendo transferido por toda chapa, ocasionando o derretimento da parafina que colocamos para obstruir os furos fazendo assim todas esferas de aço caírem uma de cada vez de acordo com a transferência de calor que está sendo passada até depois de um tempo chegar quase na outra extremidade da chapa.