Explicamos o que é transferência de calor e como ocorre por condução, convecção e radiação. Além disso, isoladores e medidas.
O que é transferência de calor?
É denominado transferência de calor, transferência térmica ou transmissão de calor ao fenômeno físico que consiste na transferência de energia térmica de um meio para outro .
Isso ocorre quando dois sistemas que estão em temperaturas diferentes entram em contato, permitindo o fluxo de energia do ponto de maior temperatura para o menor, até atingir o equilíbrio térmico , no qual as temperaturas são equalizadas.
O processo de transferência de calor é imparável (não pode ser interrompido), embora possa ser retardado (pode ser retardado) , usando barras e isoladores. Mas, enquanto houver diferença de calor no universo , o calor tenderá a ser transferido por meio dos meios disponíveis. Dependendo deles, a referida transferência pode ocorrer em três modos: condução, convecção e radiação.
Pode ajudá-lo: Leis da termodinâmica
Dirigindo
A condução é chamada de transferência de calor pelo contato direto das partículas de um material com as de outro , sem transferir matéria entre os corpos. Ocorre em todos os estados de agregação : sólido , líquido ou gasoso , embora a convecção seja geralmente preferida nos dois últimos.
A quantidade de calor que é transferida por condução é determinada pela Lei de Fourier, segundo a qual a taxa de transferência de calor através de um corpo é proporcional ao gradiente de temperatura que existe nele.
Um exemplo simples é visto em um fogão elétrico: o queimador é aquecido pelo efeito de resistências elétricas e esse calor é transferido por condução para a panela que depositamos nele e, por sua vez, a panela fará o mesmo com os alimentos que nós cozinhamos.
Acontece também quando, por acidente, tocamos a panela quente com a mão: o calor se transfere para a pele ao entrar em contato, causando queimaduras.
Convecção
A convecção é semelhante à condução, exceto que ocorre nos casos em que um fluido recebe calor e se move para transmiti-lo dentro de um espaço onde está contido. Convecção é o transporte de calor através do movimento de um fluido , seja ele gasoso ou líquido.
Essa transferência ocorre nos termos estabelecidos pela Lei do Resfriamento de Newton, que afirma que um corpo perde seu calor a uma taxa proporcional à diferença de temperatura entre o corpo e seu entorno.
Um exemplo claro disso ocorre quando aquecemos água em um recipiente. O calor transferido por condução do recipiente para o líquido aquecerá as porções que estão em contato direto com ele, o que aumentará e forçará outras porções frias do líquido a tomarem seu lugar, aquecendo assim uniformemente a água .
Radiação
O último tipo de transferência de calor também é o único que pode ocorrer na ausência de contato e, portanto, também de um meio físico, ou seja, no vácuo.
Isso porque a fonte está no movimento térmico das partículas carregadas com o material , o que desencadeia a emissão de partículas eletromagnéticas, ou seja, radiação térmica enquanto sua intensidade depende de sua temperatura e do comprimento da onda de radiação considerada.
Geralmente, os corpos nesta situação emitem radiação ultravioleta, mas a partir de certas temperaturas podem emitir radiação no espectro visível, ou seja, a luz . A quantidade de calor irradiado desta forma pode ser determinada pela Lei Stefan-Boltzmann.
Todos os dias vemos o melhor exemplo de radiação térmica: o sol . Apesar de estar a 149,6 milhões de quilômetros de nosso planeta , a temperatura do Sol é tão alta que ele irradia enormes quantidades de luz e calor para o espaço.
Ambos atingem a superfície da Terra e a mantêm aquecida e iluminada, com comprimentos de onda que variam do ultravioleta ao infravermelho, obviamente passando por todo o espectro visível.
Veja também: Espectro eletromagnético
Isoladores e barreiras de radiação
Como já dissemos, a transferência de calor não pode ser evitada, mas pode ser retardada, através do uso de certos e certos materiais. Isso ocorre porque todos os materiais transferem calor de uma forma ou de outra, mas não na mesma taxa ou com a mesma facilidade.
Aqueles que o transmitem de forma rápida e eficiente são chamados de condutores térmicos . Ao contrário, aqueles que o fazem lenta e laboriosamente são chamados de isolantes térmicos (condução e convecção) ou barreiras (radiação).
Um exemplo claro de materiais isolantes são aqueles que compõem uma garrafa térmica, que permite que um líquido quente ou frio seja mantido por mais tempo, diminuindo sua troca de calor com o meio ambiente .
Unidades de medida de transferência de calor
De acordo com o Sistema Internacional de Medidas , a condutividade de um corpo é expressa em joules (J), assim como para trabalho e energia . No entanto, existem outras unidades comumente usadas para medir a transferência de calor:
- Quilocalorias (Kcal). Uma caloria é definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um grama de água em um grau Celsius . É uma medida frequentemente usada na nutrição para medir a energia química contida nos alimentos. Uma quilocaloria equivale a 1000 calorias.
- BTU ( British Thermal Unit ou British Thermal Unit ). É definido como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de meio quilo de água em um grau Fahrenheit, o que equivale a 252 calorias. Essa medida é comumente usada em países de língua inglesa, principalmente Reino Unido e Estados Unidos.
Siga com: Calor específico
