Transferência de energia térmica — Física, 14–17 anos
A energia térmica passa de zonas mais quentes para zonas mais frias por condução, convecção ou radiação. Cada processo tem uma explicação física diferente, por isso o melhor isolamento depende da situação.
Três formas de transferência
A condução passa energia entre partículas em contacto, sobretudo nos sólidos. A convecção transporta energia em líquidos ou gases em movimento, quando regiões mais quentes e menos densas sobem. A radiação transporta energia por ondas electromagnéticas e pode atravessar o vazio, como a luz solar até à Terra.
Porquê distingui-las?
As primeiras experiências sobre o calor mostraram que este podia atravessar uma barra metálica, circular na água ou chegar do Sol. Tratar os três casos como um só processo levava a previsões erradas. Separar os mecanismos ajuda a explicar por que razão uma colher metálica, um radiador e um cobertor se comportam de forma diferente.
Exemplo resolvido
Uma colher metálica está numa chávena de chá quente. Ao fim de um minuto, o cabo aquece, embora não esteja dentro do chá. Partículas em vibração passam energia da extremidade mergulhada para as partículas vizinhas ao longo do metal: é condução. Não há um fluxo do material a transportar energia, por isso não é convecção; e o mecanismo principal não é radiação.
O erro comum
É frequente dizer que o frio entra num objecto quente. Parece correcto quando uma mão fria toca numa caneca quente, porque a mão fica mais fria. Fisicamente, a energia térmica passa da caneca para a mão; a mão perde energia e a caneca arrefece ligeiramente.
Onde é usado
Uma casa perde calor pelas paredes por condução, pelo ar em movimento por convecção e pelas superfícies por radiação. O isolamento do sótão retém ar, as janelas vedadas reduzem a convecção e a folha brilhante reflecte radiação infravermelha. Os projectistas combinam estes métodos em vez de esperar que um material impeça todas as transferências.
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