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COMO O CALOR SE TRANSMITE DE UM CORPO PARA O OUTRO?
COMO O CALOR SE TRANSMITE DE UM CORPO PARA O OUTRO?
Quando há uma diferença de calor entre dois corpos haverá sempre uma troca de calor entre estes corpos, com o calor sempre passando do corpo mais quente para o corpo mais frio, até atingirem o equilíbrio térmico. É isso que afirma a lei zero da termodinâmica.
Já estudamos a troca de calor por condução (contato) que ocorre principalmente entre os sólidos (mas pode ocorrer em fluidos também).
Estudamos também a convecção, que são trocas de calor em fluidos.
Existe uma terceira forma de troca de calor entre os corpos, a IRRADIAÇÃO TÉRMICA.
Este tipo de transmissão de calor explica um grande número de fenômenos e de tecnologias. Por exemplo:
Como o calor do Sol chega até nós?
Como o calor do Sol chega até nós?
Certamente não é por condução pois estamos muito longe do Sol e não há nada entre ele e a gente para conduzir este calor. Também não é por convecção, pois não existe nenhum fluido no espaço que nos separa.
Como Funciona O Termômetro Infravermelho Com Forma De Pistola?
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E os equipamentos de visão noturna?
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Quer aprender mais sobre isso?
Assista ao vídeo abaixo:
Vamos começar pensando que o calor é uma forma de energia. Sendo assim, se ele se transmite de um lugar para o outro quando não há matéria no caminho (nem sólidos nem fluidos), existe uma situação de transmissão de energia sem trasmissão de matéria.
Já estudamos que a transmissão de energia sem transmissão de matéria se dá na forma de ONDAS.
Portanto podemos concluir que o calor se transmoite do Sol até a Terra, por exemplo, através de ONDAS. Logo, a irradiação térmica é a transmissão de calor por ONDAS (também chamadas de RADIAÇÕES).
Para entendermos a irradiação térmica precisamos relembrar a ideia de onda e suas interações com a matéria.
Qualquer superfície de um corpo que esteja a uma temperatura superior ao zero absoluto emite ondas (ou radiações) eletromagnéticas. Como essa energia está relacionada à temperatura, é chamada de radiação térmica.
Para entender o mecanismo da transmissão de calor por irradiação, também chamado radiação, imagine-se sentado próximo a uma fogueira numa noite fria e de frente para ela.
Você, naturalmente, sentirá o calor da fogueira transmitido até você e perceberá que a parte da frente de seu corpo, aquela voltada para a fogueira, se aquece mais do que as costas. Mas, como este calor é transmitido até você?
A quantidade de calor transmitida até você por condução pelo ar é desprezível, visto que o ar é um bom isolante térmico. Também será desprezível a quantidade de calor que você receberá por convecção, visto que o ar aquecido irá subir.
Podemos afirmar que o calor da fogueira será transmitido até você por um processo diferente da condução e da convecção. O calor da fogueira será transmitido até você pelo processo denominado irradiação.
Na irradiação, o calor é transmitido por ondas eletromagnéticas.
De modo geral, podemos dizer que qualquer corpo emite radiação eletromagnética, em diferentes quantidades, dependendo apenas de sua temperatura. Quanto mais alta a temperatura do corpo, maior será a quantidade de calor transmitido por irradiação.
Mas por que qualquer corpo emite radiação eletromagnética?
Lembre-se que os corpos são formados por partículas (que em última análise são formadas de átomos, que por sua vez possuem cargas elétricas).
A temperatura de um corpo pode ser entendida como sendo a medida da agitação destas partículas.
Todos os corpos possuem uma temperatura (não existem corpos com temperatura 0 K, ou seja, todos os corpos estão acima do zero absoluto).
Juntando estas informações, percebemos que ao se agitarem (energia térmica), as cargas elétricas que formam os átomos que constituem os corpos também se agitam.
QUANDO UMA CARGA ELÉTRICA SE MOVE, ELA EMITE RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA! (Vamos estudar e entender isso melhor no 3o ano)
Logo, a agitação térmica dos corpos produz ondas eletromagnéticas.
A frequencia destas ondas depende da temperatura destes corpos, quanto maior a temperatura, maior a agitação das cargas elétricas, maior a frequencia das ondas emitidas.
Como a energia emitida pelo Sol chega até nós?
Como a energia emitida pelo Sol chega até nós?
A temperatura na superfície do Sol é de cerca de 6.000 K (Seis mil Kelvin). Sendo assim, o Sol emite a maior parte de sua radiação na faixa da luz visível. Porém o Sol também emite radiação na faixa do INFRAVERMELHO e do ULTRAVIOLETA.
Essa radiação viaja pelo espaço em todas as direções, chegando também até nós.
Uma parte dela é absorvida pela Terra e devolvida para o espaço na forma de radiação infravermelha (calor).
Porém, de toda energia luminosa que o Sol que chega no planeta Terra, somente metade (50%) chega na superfície do planeta (a outra metade é refletida de volta pro espaço pelas nuvens e pelo próprio ar) .
Destes parte que chega, o planeta absorve e devolve 30% e devolve 70% para a atmosfera e o espaço. Vamos explorar isso com mais profundidade nas próximas aulas).
Veja o diagrama abaixo:
A absorção e a reflexão da radiação térmica depende da cor dos corpos.
A absorção e a reflexão da radiação térmica depende da cor dos corpos.
Assim como a luz visível, a radiação infravermelha (e qualquer outra onda) pode ser absorvida e refletida (entres outras interações que estudamos nas aulas anteriores).
As cores escuras absorvem mais radiação infravermelha (por isso esquentam mais e mais rapidamente quando estão expostas à esse tipo de radiação).
Já as cores claras refletem mais as radiações infravermelhas, isso que dizer que absorvem menos. Por isso esquentam menos quando expostas a esse tipo de radiação.
APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS
APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS
O controle da radiação térmica é usado amplamente em processos tecnológicos.
Vamos dar 5 exemplos aqui:
COLETORES SOLARES
Os coletores solares, usados para aquecimento de água, são constituídos por placas metálicas, em que são soldadas serpentinas, ou seja, tubos, pelos quais a água passa. O conjunto todo é pintado de preto e sobre ele é disposta uma placa de vidro, que proporciona um ambiente de estufa para a serpentina. Assim, a água circulante na serpentina se aquece por irradiação térmica solar.
GARRAFA TÉRMICA
Você já notou que as garrafas térmicas são espelhadas pelo lado de dentro? Estes espelhos evitam que o calor saia por irradiação térmica, mantendo o conteúdo de seu interior sempre quentinho.
AGORA É COM VOCÊ!
AGORA É COM VOCÊ!
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REFERENCIAS:
https://blogdoenem.com.br/transmissao-de-calor-fisica-enem/
https://www.sofisica.com.br/conteudos/fisicamoderna/FisicaQuantica/corpo_negro.php
https://alunosonline.uol.com.br/fisica/irradiacao-termica-no-cotidiano.html
https://super.abril.com.br/mundo-estranho/como-funciona-a-visao-em-infravermelho/
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