Resumo de fisica: Propagação de Calor

Propagação de calor - Condução

FORMAS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR:

• O calor é uma onda eletromagnética infravermelha que sempre representa a energia trocada, em trânsito, variando a energia interna do corpo que absorve ou cede calor. O calor se propaga segundo três formas diferentes e bem conhecidas, que são: CONDUÇÃO, CONVECÇÃO E IRRADIAÇÃO.
• Vamos começar analisando CONDUÇÃO: 
• O calor é conduzido através de sucessão de interações térmicas entre partículas próximas
• Ocorre muito em sólidos, ou pouco menos em líquidos e muito menos em vapores e gases, não ocorrendo no vácuo.
• Na condução pode-se evitar por isolantes (lã, isopor, madeira, etc) ou vácuo. 
• Em corpos em série conduzindo, lembrar que o fluxo de calor é constante e as espessuras somadas resultam a espessura total que é a equivalente; em corpos em paralelo, a espessura é constante, a área total é a soma das áreas de fluxo e os fluxos de calor também somados dão o fluxo de calor total.
• A condução e o fluxo de calor, em J/s ou cal/s pode ser calculado pela equação de Fourier: 

  

Onde φ é o calor pelo tempo, A é a área atravessada pelo fluxo de calor, 
ΔT é a variação de temperatura entre dois pontos do condutor, 
L é o comprimento paralelo ao fluxo de calor e 
K é a condutividade, que quanto maior, maior a troca de calor e melhor condutor será o corpo, e terá também calor específico menor; se K for menor, o corpo será pior condutor, isolante térmico, maior será seu calor específico, como água por exemplo.

Ou seja, a lata de refrigerante sempre parece mais fria, mas não é isso, e sim o alumínio que compõe a lata rouba calor de nossas mãos com mais intensidade do que o vidro de uma garrafa de refrigerante, que é pior condutora e rouba calor com intesidade menor, dando a impressão de estar menos fria....

A lata parece mais fria que a garrafa de vidro mas é só melhor condutora, assim como no caso da comparação entre o chão de cimento e o tapete sobre ele.
 

Propagação de calor - Irradiação

FORMAS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR: CONVECÇÃO

• Na convecção o calor é conduzido por arrasto de fluidos em movimento o que é diretamente proporcional à diferença de temperatura e velocidade do fluido. É o princípio do leque, do ventilador, dos fornos, e muitos outros.

• Convecção só ocorre quando tivermos fluidos em movimento, o que constituem o que chamamos de correntes de convecção, que ocorrem do mar para a praia de manhã, da praia para o mar no final da tarde, ou o ar frio da geladeira que desce e o quente que sobe e por aí temos mais exemplos.

               

                                  
Por isso temos que colocar os resfriadores em cima e os aquecedores em baixo nos locais

• Na convecção o que importa são as correntes de convecção que se originam das diferenças de pressão, temperatura, densidade. As brisas, a geladeira, os fluxos de água em um lago ou panela no fogo são exemplos.
• Para cortar convecção, temos que fechar portas, janelas, tampas, usar gorros, muito couro (lã não corta vento...) e todos os outros dispositivos anticonvectivos.
   

Propagação de calor - Convecção

• Na irradiação o calor é transmitido por ondas eletromagnéticas infravermelho que são resultado de autoinduções eletromagnéticas geradas por cargas elétricas em movimento na fonte de ondas, no caso, nosso Sol.
• A irradiância é a potência pela área atravessada e também é igual a constante de Boltzmann vezes a emissividade vezes a temperatura da fonte absoluta elevada à quarta potência, como veremos abaixo.
• A irradiação ocorre em todos os meios, inclusive atravessa o vácuo, só sendo possível evitar a irradiação com superfícies espelhadas para aquela faixa de comprimento de onda.
• A irradiação é a única forma de propagação de calor que não depende de haver intervalo de temperatura, isto é, temperaturas diferentes; para irradiar, basta não estar na temperatura do zero absoluto, como a equação de Stefan nos mostra:

   

A única maneira de evitar irradiação é através dos espelhos, isto é, por reflexão; para irradiar basta ter temperatura; já na condução e convecção tem que haver uma diferença de temperatura. A potência irradiada depende da temperatura à quarta.

Ou seja, tudo, qualquer corpo que tenha temperatura, está irradiando calor.
 

Propagação de calor - Exemplos

RESUMO COMPARATIVO DOS PROCESSOS: