15 Exemplos De Condução, Convecção E Radiação

De acordo com princípios físicos da termodinâmica é notável que a temperatura é algo que não é constante nos corpos, mas ao contrário se transfere de um para o outro: a direção é sempre a mesma, pois o calor passa dos objetos com temperaturas mais altas para aqueles com temperaturas mais baixas.

Existem muitas fórmulas matemáticas correspondentes à física e à química que tendem a explicar esses processos de transferência de calor, mas o principal é que eles ocorrem sob três procedimentos diferentes: condução, convecção e radiação.

A transferência de calor é um fenômeno fundamental que ocorre em nosso cotidiano e em diversos sistemas físicos. Existem três principais processos de transferência de calor: condução, convecção e radiação. Neste artigo, vamos explorar cada um desses processos, compreendendo os seus mecanismos e exemplos de aplicação.

radiação por condução e convecção

Condução

A condução é o processo de transferência de calor que ocorre em sólidos ou entre sólidos em contato direto. Nesse processo, a energia térmica flui de regiões de maior temperatura para regiões de menor temperatura, através da vibração e colisão entre as partículas. Alguns exemplos de condução de calor incluem:

  • O toque de uma colher metálica quente em uma xícara de café, onde o calor é transferido do metal para o líquido e a colher esfria.
  • O aquecimento de uma panela no fogão, onde o calor é transferido da chama para a panela e, consequentemente, para o alimento.

Convecção

A convecção é o processo de transferência de calor que ocorre em fluidos, sejam líquidos ou gases. Esse processo envolve o movimento das partículas do fluido, gerando correntes de convecção que transportam energia térmica. A convecção pode ocorrer de duas formas: convecção natural e convecção forçada. Exemplos de convecção de calor são:

  • O aquecimento de água em uma panela, onde o calor é transferido pelo movimento ascendente das camadas aquecidas do fluido.
  • A ventilação de uma sala usando um ventilador, onde o ar é movido forçadamente, transferindo calor para um ambiente mais frio.
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Radiação

A radiação é o processo de transferência de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas. Diferentemente da condução e convecção, a radiação não requer um meio material para propagar-se. Ela pode ocorrer no vácuo ou através de substâncias transparentes. Alguns exemplos de radiação de calor são:

  • O aquecimento do ambiente pelo sol, onde a energia térmica é transmitida por radiação infravermelha.
  • O aquecimento de um objeto próximo a uma fonte de fogo, onde o calor é transferido através das ondas de radiação emitidas pelo fogo.

Exemplos de condução

A condução é o processo a partir do qual o calor se propaga devido à agitação térmica das moléculas, sem que haja um deslocamento real das mesmas. É um processo muito simples de entender e, ao mesmo tempo ‘invisível’, pois ocorre apenas a transferência de calor, sem nada fisicamente visível.

A condução é a razão pela qual os objetos, num tempo mais ou menos prolongado, acabam adquirindo a mesma temperatura em todo o seu comprimento. Alguns exemplos de condução:

  1. Junto com ferramentas para manuseio de carvão ou outros objetos potencialmente muito quentes. Se o seu vão fosse menor, a transferência de calor seria mais rápida e nenhuma das extremidades poderia ser tocada.
  2. O gelo numa tigela de água quente derrete por condução.
  3. Ao ferver a água, a chama conduz o calor para o recipiente e depois de um tempo permite que a água aqueça.
  4. O calor que uma colher tem ao deixá-la num recipiente e despejar sobre ela uma sopa extremamente quente.
  5. Facas e garfos usam um cabo de madeira para quebrar a condução de calor.

Exemplos de convecção

A convecção é a transmissão de calor baseada no movimento real das moléculas de uma substância: aqui intervém um fluido que pode ser gás ou líquido.

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A transferência de calor por convecção só pode ocorrer em fluidos nos quais por movimento natural (o fluido extrai calor da área quente e muda de densidade) ou circulação forçada (o fluido se move através de um ventilador), as partículas podem se mover transportando calor sem interromper a continuidade física de o corpo. Aqui uma série de exemplos de convecção:

  1. Transferência de calor de um fogão.
  2. Balões de ar quente, que são mantidos no ar pelo ar quente. Se esfriar, imediatamente o balão começa a cair.
  3. Quando o vapor de água embaça as janelas de um banheiro, devido à temperatura quente da água durante o banho.
  4. O secador de mão ou de cabelo, que transmite calor por convecção forçada.
  5. A transferência de calor gerada pelo corpo humano quando uma pessoa está descalça.

Exemplos de radiação

A radiação é o calor emitido por um corpo devido à sua temperatura, em um processo que não tem contato entre os corpos ou fluidos intermediários que transportam calor.

A radiação provoca a existência de um corpo sólido ou líquido com temperatura mais elevada que outro, produzindo imediatamente uma transferência de calor de um para o outro. O fenômeno é o da transmissão de ondas eletromagnéticas, emanadas por corpos com temperatura superior ao zero absoluto: quanto maior a temperatura, maiores serão essas ondas.

É isso que explica que a radiação só pode ser produzida enquanto os corpos estão em uma temperatura particularmente alta. A seguir, um grupo de exemplos onde a radiação é produzida:

  1. A transmissão de ondas eletromagnéticas através do forno de microondas.
  2. O calor emitido por um radiador.
  3. Radiação ultravioleta solar, precisamente o processo que determina a temperatura da Terra.
  4. A luz emitida por uma lâmpada incandescente.
  5. A emissão de raios gama de um núcleo.

Os processos de transferência de calor aumentam e diminuem as temperaturas dos corpos afetados, mas também às vezes (como exemplificado com o gelo) eles são responsáveis ​​por fenômenos de mudança de fase, como a fervura da água em vapor ou a fusão da água em gelo. A engenharia concentra muitos de seus esforços em aproveitar essa possibilidade de manipular o estado dos corpos por meio da transmissão de calor.

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Perguntas Frequentes (FAQs)

Aqui estão algumas perguntas frequentes sobre condução, convecção e radiação:

Qual processo de transferência de calor é mais eficiente?

A eficiência dos processos de transferência de calor depende das condições e dos materiais envolvidos. Em alguns casos, a condução pode ser mais eficiente em sólidos, enquanto a convecção pode ser mais eficiente em fluidos. A radiação é eficiente na transmissão de calor em longas distâncias e no vácuo.

Todos os materiais conduzem calor da mesma forma?

Não, diferentes materiais têm propriedades diferentes de condução de calor. Alguns materiais, como metais, são bons condutores de calor, enquanto outros, como o ar, são isolantes térmicos e apresentam baixa condutividade.

Como a radiação térmica é utilizada em aplicações práticas?

A radiação térmica é amplamente utilizada em diversas aplicações práticas, como aquecimento por infravermelho, esterilização de equipamentos médicos, secagem de materiais, aquecimento em processos industriais e até mesmo em tecnologias de comunicação, como os satélites.

É possível ocorrer mais de um processo de transferência de calor ao mesmo tempo?

Sim, é possível que mais de um processo de transferência de calor ocorra simultaneamente em determinados sistemas. Por exemplo, em um ambiente aquecido com ar em movimento, pode haver uma combinação de condução e convecção de calor.

Quais são os fatores que influenciam a taxa de transferência de calor em cada processo?

Os fatores que influenciam a taxa de transferência de calor em cada processo incluem a diferença de temperatura, a área de contato, a condutividade térmica do material e as propriedades do fluido envolvido, como densidade e viscosidade.