A transmissão de calor de um corpo para o outro se dá por três processos: Condução, Convecção e Radiação. Acompanhe as explicações sobre cada fenômeno, assista às aulas e aprenda cada vez mais.

CONDUÇÃO

A condução de calor acontece através de um meio material, de preferência em materiais no estado sólido, como em uma barra de ferro, por exemplo. Quando o material é aquecido em uma de suas regiões, transfere energia entre as partículas para regiões vizinhas, espalhando calor por todo o material, aumentando a temperatura.

A condução térmica ocorre com maior facilidade em materiais que possuem estrutura atômica que permite maior vibração de suas moléculas, ou seja, materiais bons condutores de calor, como os metais. Os materiais maus condutores de calor possuem estruturas com menor flexibilidade para vibração das partículas.

O corpo humano tem uma temperatura aproximada de 36ºC, normalmente diferente do ambiente. Em ambientes com temperatura mais baixa do que do corpo humano, a transmissão de calor do nosso corpo para o meio nos faz ter uma sensação de frio. Os cobertores e agasalhos diminuem essa sensação, por serem feitos com isolantes térmicos, dificultando a transmissão de calor para o meio.

Podemos perceber a diferença entre materiais condutores e isolantes térmicos por meio da sensação térmica. Quando tocamos em uma porta de madeira e na maçaneta de metal percebemos que o material condutor (metal) dissipa mais rapidamente o calor nas mãos.

Experimentos: Condução térmica

Exercícios: Condução térmica

Faça os exercícios abaixo e veja as resoluções através das aulas ao final da lista de exercícios:

1) Durante um dia ensolarado, uma grande quantidade de calor – cerca de 1.800.000 cal – passa através das janelas de um veículo que ficou estacionado em um local aberto, durante um tempo de 15 minutos. Determine o fluxo de calor através das janelas desse veículo nessa situação. 

a) 10.000 cal/s           b) 2000 cal/s           c) 50 cal/s           d) 300 cal/s           e) 500 cal/s

2) Assinale a alternativa em que ocorre exclusivamente condução de calor:

a) Água quente sendo misturada com água fria.

b) Papel sendo queimado pela luz solar, concentrada por uma lupa.

c) Ferro de passar roupa queimando uma camisa.

d) Vapor de água cozinhando um vegetal.

3) Assinale a alternativa que apresenta corretamente o mecanismo pelo qual ocorre a transferência de calor conhecida como condução térmica:

a) É a transferência de calor que ocorre nos fluidos, em que há deslocamento de matéria em razão das diferentes densidades do fluido.

b) É uma forma de transferência de calor que ocorre principalmente em sólidos, pela transmissão de vibrações entre átomos.

c) É a quantidade de calor necessária para aquecer, em 1 ºC, 1 g de água, em condições normais de temperatura e pressão.

d) É a medida da capacidade térmica de um corpo, quanto maior for essa capacidade, maior é a necessidade de calor para que se produza uma variação de temperatura.

e) É um fenômeno de transmissão de calor que ocorre sem que haja a necessidade da existência de um meio material.

4) Deseja-se isolar termicamente uma sala de modo que as paredes devem permitir uma transmissão máxima de calor, por unidade de área, de 10 W/m². Sabendo-se que o interior da sala é mantido à temperatura de 20°C e o exterior atinge uma temperatura máxima de 35°C, calcule a espessura mínima de lã, em centímetros, que deve ser usada nas paredes. O coeficiente de condutividade térmica da lã é H =0,04 W/mK.

5)  Quando o calor se propaga num corpo sólido, temos:

a) aumento da vibração das moléculas por condução.

b) um aumento de moléculas no corpo. 

c) uma movimentação das moléculas do corpo. 

d) aumento de calor no corpo. 

e) N.D.A.

6) (UFES) Para resfriar um líquido, é comum colocar a vasilha que o contém dentro de um recipiente com gelo. Para que o resfriamento seja mais rápido, é conveniente que a vasilha seja metálica, em vez de ser de vidro, porque o metal apresenta, em relação ao vidro, um maior valor de:

a) condutividade térmica                                b) calor específico        c) coeficiente de dilatação térmica

d) energia interna                                                 e) calor latente de fusão.

7) Uma barra cilíndrica de cobre de 1,2 m de comprimento e 4,8 cm² de seção reta é bem isolada e não perde energia através da superfície. A diferença de temperatura entre as extremidades é 100ºC, já que uma está imersa em uma mistura de água e gelo e a outra em uma mistura e água e vapor. Com que taxa a energia é conduzida pela barra? Adote K = 401 W/m.K.

8) (FAPIPAR – PR) Uma carteira escolar é construída com partes de ferro e partes de madeira. Quando você toca a parte de madeira com a mão direita e a parte de ferro com a mão esquerda, embora todo o conjunto esteja em equilíbrio térmico:

a) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor;

b) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção na madeira é mais notada que no ferro;

c) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção no ferro é mais notada que na madeira;

d) a mão direita sente menos frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor;

e) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a madeira conduz melhor o calor.

9) (UFSCAR-SP) Um grupo de amigos compra barras de gelo para um churrasco, num dia de calor. Como as barras chegam com algumas horas de antecedência, alguém sugere que sejam envolvidas num grosso cobertor para evitar que derretam demais. Essa sugestão:

a) é absurda, porque o cobertor vai aquecer o gelo, derretendo-o ainda mais depressa.

b) é absurda, porque o cobertor facilita a troca de calor entre o ambiente e o gelo,  fazendo com que ele derreta ainda mais depressa.

c) é inócua, pois o cobertor não fornece nem absorve calor ao gelo, não alterando a rapidez com que o gelo derrete.

d) faz sentido, porque o cobertor facilita a troca de calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento.

e) faz sentido, porque o cobertor dificulta a troca de calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento.

10) (PUC-RS) No inverno, usamos roupas de lã baseados no fato de a lã:

a) ser uma fonte de calor.

b) ser um bom absorvente de calor.

c) ser um bom condutor de calor.  

d) impedir que o calor do corpo se propague para o meio exterior.

e) n.d.a

11) (UnB-DF) Quando se passa roupa com um ferro elétrico, o principal processo de transmissão de calor do ferro para a roupa é a:

a) convecção 

b) radiação 

c) reflexão  

d) compressão  

e) condução

12) (Ceub-DF) No inverno usamos agasalhos porque eles:

a) mantém o frio fora do corpo.  

b) reduzem a perda de calor pelo corpo.

c) fornecem calor ao corpo.  

d) reduzem a transpiração.

e) n.r.a.

13)  (UFGO) O sentido de transmissão de calor entre dois corpos depende:

a) de seus estados físicos. 

b) de suas quantidades de calor. 

c) de suas temperaturas. 

d) de suas densidades. 

e) de seus calores específicos.

14) (PUCC-SP) Em qual dos casos a seguir a propagação de calor se dá principalmente por condução ?

a) água quente que sai do chuveiro. 

b) A fumaça que sobe pela chaminé. 

c) o cigarro acendido com uma lente que concentra os raios solares. 

d) a xícara que se aquece com o café quente. 

e) água aquecida numa panela colocada sobre a chama, no fogão.

15) (MACKENZIE) Dos processos a seguir, o único onde praticamente todo o calor se propaga por condução é quando ele se transfere:

a) Do Sol para a Terra.

b) Da chama de um gás para a superfície livre de um líquido contido num bule que está sobre ela.

c) Do fundo de um copo de água para um cubo de gelo que nela flutua.

d) De uma lâmpada acesa para o ar que a cerca.

e) De um soldador para o metal que está sendo soldado.

Convecção térmica

Este processo de transferência de calor ocorre principalmente em fluidos, por causa da diferença de densidade. O fluido mais quente possui densidade menor, se mantendo na parte superior do recipiente.

Exercícios sobre convecção térmica 

Veja as resoluções e aprenda mais com as videoaulas ao final da lista de exercícios sobre convecção térmica.

1) (Unicamp) Um isolamento térmico eficiente é um constante desafio a ser superado para que o homem possa viver em condições extremas de temperatura. Para isso, o entendimento completo dos mecanismos de troca de calor é imprescindível.

Em cada uma das situações descritas a seguir, você deve reconhecer o processo de troca de calor envolvido.

I. As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades vazadas, para facilitar fluxo de energia térmica até o congelador por __________.

II. O único processo de troca de calor que pode ocorrer no vácuo é por __________.

III. Em uma garrafa térmica, é mantido vácuo entre as paredes duplas de vidro para evitar que o calor saia ou entre por __________.

Na ordem, os processos de troca de calor utilizados para preencher as lacunas corretamente são:

a) condução, convecção e radiação

b) condução, radiação e convecção

c) convecção, condução e radiação

d) convecção, radiação e condução

2) (UTF-Pr) Sobre trocas de calor, considere as afirmações a seguir.

I. Cobertores são usados no inverno para transmitir calor aos corpos.

II. A superfície da Terra é aquecida por radiações eletromagnéticas transmitidas pelo Sol.

III. Em geral, as cidades localizadas em locais mais altos são mais frias porque correntes de convecção levam o ar mais frio para cima.

Está correto apenas o que se afirma em:

a) I                        b) II                         c) III                                d) I e II                           e) II e III

3) Os aquecedores domésticos geralmente são instalados próximos do chão, entretanto, os aparelhos de ar-condicionado são instados no alto. O motivo desses aparelhos serem dispostos dessas maneiras deve-se a:

a) liquefação

b) condução

c) convecção

d) radiação

4) Assinale quais dos processos listados a seguir envolvem a transferência de calor por convecção:

I – pisar sobre asfalto quente.

II – assar algo no forno a gás convencional.

III – fritar algo em uma panela antiaderente sem óleo.

IV – ser aquecido pela luz do Sol.

a) I e II                   b) II e III                  c) Somente II                      d) Somente III                     e) I, II e III

5) Julgue as afirmações a seguir:

I – A transferência de calor de um corpo para outro ocorre em virtude da diferença de temperatura entre eles;

II – A convecção térmica é um processo de propagação de calor que ocorre apenas nos sólidos;

III – O processo de propagação de calor por irradiação não precisa de um meio material para ocorrer.

Estão corretas:

a) Apenas I                  b) Apenas I e II                       c) I, II e III                       d) I e III apenas;           e) Apenas II e III.

6) Sobre os processos de propagação de calor, analise as alternativas a seguir e marque a incorreta:

a) a convecção é observada em líquidos e gases.

b) a condução de calor pode ocorrer em meios materiais e no vácuo.

c) o processo de propagação de calor por irradiação pode ocorrer sem a existência de meio material;

d) o calor é uma forma de energia que pode se transferir de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles.

e) O processo de convecção térmica consiste na movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido em razão da diferença de densidade entre as partes do fluido.

7) (UFSCar-SP) Um recipiente cilíndrico de vidro tem área da base relativamente pequena se comparada com a sua altura. Ele contém água, à temperatura ambiente, até quase a sua borda. A seguir, ele é colocado sobre a chama de um fogão. A transmissão do calor através das moléculas da água, durante seu aquecimento, ocorre apenas por:

a) condução;

b) convecção;

c) irradiação;

d) condução e convecção;

e) convecção e irradiação.

8) (UEA-AM) Devido ao forte calor em Manaus, é comum a instalação de aparelhos de ar condicionado, principalmente em locais públicos fechados. O ar resfriado por esses aparelhos troca calor com o ambiente interno, principalmente por:

a) convecção e esse processo necessita de um meio material para realizar-se.

b) convecção e esse processo ocorre nos meios materiais e no vácuo.

c) irradiação e esse processo não ocorre nos meios materiais e no vácuo.

d) condução e esse processo depende da umidade do ar, que é um meio material.

e) condução e esse processo não ocorre nos meios materiais e no vácuo.

9) Marque a alternativa que justifica corretamente o fato de os aparelhos de ar-condicionado serem instalados sempre próximos ao teto dos ambientes passíveis de refrigeração.

a) A instalação é feita na parte superior para que o ar frio mantenha-se próximo ao teto e deixe a sensação térmica do ambiente mais agradável.

b) Se forem instalados em posições próximas ao chão, o tempo de resfriamento do ambiente será muito rápido, o que gera mudanças bruscas na temperatura e pode ocasionar problemas de saúde decorrentes de choques térmicos.

c) Os aparelhos de ar-condicionado são instalados próximos ao teto a fim de garantir a ocorrência da convecção, na qual as massas de ar frio descem e dão lugar às massas de ar mais quente.

d) Instalados em posições superiores, os aparelhos de ar-condicionado garantem a troca de calor por meio da condução térmica.

e) Se os aparelhos forem instalados em posições próximas ao chão, o ambiente nunca será completamente refrigerado.

10) Marque a alternativa correta a respeito do fenômeno da convecção.

a) A convecção é caracterizada pela passagem de calor de molécula a molécula de um material.

b) Esse fenômeno é o único responsável pela ocorrência do efeito estufa.

c) Esse fenômeno é caracterizado pelo transporte de calor através das ondas eletromagnéticas.

d) A convecção pode ser definida como o transporte de massa motivado por variações de temperatura.

e) A convecção ocorre em qualquer tipo de material.

11) Marque a alternativa correta a respeito dos processos de propagação de calor.

a) Os processos de propagação de calor por condução e convecção ocorrem em todos os tipos de meios.

b) O processo de irradiação de calor ocorre somente no vácuo.

c) A convecção é o processo de propagação de calor que proporciona o efeito das brisas marítimas.

d) A condução térmica ocorre somente em líquidos.

e) A irradiação é um processo de transferência de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas pertencentes ao espectro visível.

12) (UNISA-SP) Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por:

a) radiação e convecção

b) radiação e condução

c) convecção e radiação

d) condução e convecção

e) condução e radiação

13) (UNIFENAS) A transmissão de calor por convecção só é  possível:

a) no vácuo

b) nos sólidos

c) nos líquidos

d) nos gases

e) nos fluidos em geral.

14) (UFES) Um ventilador de teto, fixado acima de uma lâmpada incandescente, apesar de desligado, gira lentamente algum tempo após a lâmpada estar acesa. Esse fenômeno é devido à:

a) convecção do ar aquecido

b) condução do calor

c) irradiação da luz e do calor

d) reflexão da luz

e) polarização da luz.

15) Assinale a alternativa correta:

a) A condução e a convecção térmica só ocorrem no vácuo.

b) No vácuo, a única forma de transmissão do calor é por condução.

c) A convecção térmica só ocorre nos fluidos, ou seja, não se verifica no vácuo nem em materiais no estado sólido.

d) A radiação é um processo de transmissão do calor que só se verifica em meios sólidos.

e ) A condução térmica só ocorre no vácuo; no entanto, a convecção térmica se verifica inclusive em matérias no estado sólido.

Radiação térmica

Exercícios sobre radiação térmica

As resoluções dos exercícios são apresentadas nos vídeos ao final da lista de exercícios.