1.3.3 Transferências de energia por calor Transferencias de energia por... · 1.3.3...
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12-05-2018
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1.3.3 Transferências de energia por calor
Adaptado pelo Prof. Luís Perna
1.3.3 Transferências de energia por calor
Calor e trabalho: Experiência de Thompson
A experiência de Thompson, concluiu que o calor não podia ser uma substância, devendo antes ser um processo de transferência de energia .
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1.3.3 Transferências de energia por calor
Calor e trabalho: Experiência de Joule
A experiência de Joule, mostrou que um aquecimento pode ser feito através de dois processos: calor ou trabalho.
O corpo em queda provoca a rotação
das pás dentro do recipiente com água
exercendo forças sobre esta, isto é,
realizando trabalho.
A transferência de energia por trabalho
provoca um aumento da temperatura
da água.
A experiência de Joule, permite estabelecer uma equivalência entre calor e trabalho: para aquecer a água podiamos usar calor ou trabalho que são processos que conduzem a um aumento de energia interna.
1.3.3 Transferências de energia por calor
Calor e trabalho: Experiência de Joule
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1.3.3 Transferências de energia por calor
Calor e trabalho
No aquecimento de um líquido pode-se usar calor ou trabalho.
Agitando a água realiza-se trabalho, que conduz ao seu aquecimento.
Ambos os processos permitem o aumento da temperatura da água, ou seja, o aumento da
sua energia interna.
Pode-se aquecer a água num fogão, ou seja, através de calor.
1.3.3 Transferências de energia por calor
Transferências de energia por calor
Transferência de energia por calor
Necessita de contacto entre os sistemas
Não necessita de contacto entre os sistemas
Condução Convecção Radiação
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1.3.3 Transferências de energia por calor
Transferências de energia por calor
❖ Entre sistemas a temperaturas diferentes a energia transfere-se
do sistema com temperatura mais elevada para o sistema a
temperatura mais baixa.
❖ Como poderá ocorrer essa transferência de energia?
A transferência de energia pode ser feita por condução térmica, convecção e radiação.
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Transferências de energia por calor
Condução térmica
Necessita obrigatoriamente de um meio
material para se propagar.
Transferência de energia de partículas mais
energéticas para partículas menos energéticas
através do contacto direto.
Ocorre principalmente nos sólidos.
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1.3.3 Transferências de energia por calor
Transferências de energia por calor
❖ A transferência de calor por condução térmica verifica-se,
principalmente nos sólidos.
❖ Neste mecanismo não há transporte de matéria, mas
apenas interação entre partículas.
❖ Esta interação dá-se por colisões, partícula a partícula, em
que as de maior energia cinética cedem parte dessa energia
às partículas de menor energia. Esta transmissão é
comunicada às partículas vizinhas e propaga-se ao longo de
todo o sólido ou entre sólidos que estejam em contacto
direto.
Condução térmica
1.3.3 Transferências de energia por calor
Transferências de energia por calor
Condução térmica
❖ A capacidade de transmissão de energia por
condução térmica varia com o tipo de material.
Consideremos a seguinte experiência com três barras
cilíndricas de diferentes materiais, por exemplo
cobre, ferro e vidro mas, com tamanhos iguais e
diâmetros iguais, em contacto com uma chama.
Na extremidade oposta de cada barra encontra-se um
grão de milho envolvido em cera.
Será que os grãos caem ao fim do mesmo tempo de
aquecimento?
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1.3.3 Transferências de energia por calor
Transferências de energia por calor
Condução térmica
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Transferências de energia por calor
Convecção térmica
Necessita obrigatoriamente de um meio
material para se propagar.
Transmissão de energia através da agitação
molecular e do movimento do próprio meio ou
de partes desse meio.
Ocorre apenas nos fluidos (gases e líquidos).
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1.3.3 Transferências de energia por calor
Transferências de energia por calor
Convecção térmica❖ A convecção é um processo pelo qual o calor é transferido
de um local para outro de um fluido. Pode ocorrer como
resultado de diferenças de temperatura que originam um
movimento de partículas no seio dos fluidos (líquidos e
gases) ou por aplicação de uma força motriz externa.
❖ O aquecimento dos fluidos provoca um aumento da energia
cinética das suas partículas, o que origina uma expansão do
fluido e uma consequente diminuição da densidade.
❖ Assim, o fluido menos denso (quente) irá subir, obrigando o
fluido mais denso (frio) a descer, dando origem a correntes
de convecção.
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Transferências de energia por calor
Convecção térmica
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Transferências de energia por calor
Radiação
Não necessita de meio material para se
propagar.
Ocorre através da propagação de luz.
Toda a matéria emite radiação.
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Transferências de energia por calor
Radiação
❖ A radiação é um dos modos de
transferência de energia sob a forma de
calor.
Neste mecanismo a energia encontra-se
sob a forma de ondas eletromagnéticas e
não necessita de um meio material de
suporte para se propagar.
❖ A energia solar é transferida do Sol até ao nosso planeta por radiação.
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1.3.3 Transferências de energia por calor
Atividade
A - Apenas há transferência de calor em corpos que estejam em contacto.
B - A transferência de calor ocorre, espontaneamente, do corpo de maior
temperatura para o corpo de menor temperatura.
C - A energia pode ser transferida através de calor ou de trabalho.
D - A transferência de calor através da condução térmica não necessita de contacto
direto entre os corpos.
Classifique cada uma das afirmações em verdadeira (V) ou falsa (F).
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Atividade
A - Apenas há transferência de calor em corpos que estejam em contacto. F
B - A transferência de calor ocorre, espontaneamente, do corpo de maior
temperatura para o corpo de menor temperatura. V
C - A energia pode ser transferida através de calor ou de trabalho. V
D - A transferência de calor através da condução térmica não necessita de contacto
direto entre os corpos. F
SOLUÇÃO
Classifique cada uma das afirmações em verdadeira (V) ou falsa (F).
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1.3.3 Transferências de energia por calor
TPC
• Fazer os exercícios da página 144 que ficaram por fazer:
Transferências de energia por calor.