Processos de variação de temperatura

O processo de aquecimento de uma colher é o mesmo que o de um pouco de água?

Calor corresponde á transferência de energia de um sistema para outro,quando existe diferença de temperaturas entre eles.Essa transferência pode ocorre de três formas:por convecção ,por condução e por irradiação.

Aquecedores devem ser colocados próximo ao solo.


Convecção
Por que normalmente o congelador fica na parte de cima da geladeira?

Quando esquentamos água em uma chaleira, a porção da água que está no fundo,aquecida pelo contato com o metal quente,aumenta de volume,torna - se menor densa e sobre.Ao mesmo tempo,seu lugar vai sendo ocupado pelas camadas mais densas,ou seja,mais frias,que estavam acima dela.Assim,formam- se correntes de circulação no interior do líquido,denominadas correntes de convecção.Como resultado,toda a água da chaleira é aquecida.O movimento causado pelas correntes de convecção não deve ser confundido com a turbulência que ocorre durante a ebulição do líquido.

O movimento do ar na atmosfera,o vento, é resultado das  correntes de convecção.Como as temperaturas variam muito durante o dia.os ventos são diferentes nas várias regiões do planeta. O vendo constante das regiões próximas ao Equador, por exemplo,ocorre porque o Sol aquece mais a superfície da terra,fazendo com que o ar fique menos denso e suba.Já  nos polos,o ar frio,mais denso.move-se próximo á superfície terrestre para ocupar o lugar do ar que subiu.

Um aquecedor quando colocado próximo ao solo,faz com que o ar aquecido suba e provoque a formação de correntes de convecção.Os condicionadores de ar,por sua vez,devem ser instalados na parte superior das paredes,porque lançam o ar frio pela parte de cima,formando as correntes de convecção,que refrigeram o ambiente.

O mesmo processo resfria o interior da geladeira.O congelador é colocado na parte de cima e as prateleiras são vazadas para facilitar o deslocamento das correntes de convecção.Muitas delas já não têm as prateleiras vazadas,porém o processo de convecção ainda acontece ,por meio de saídas intermediárias na parede do fundo da geladeira.

A transferência de energia por convecção é uma caractéristica de materiais fluidos ( líquidos e gases).Com a teoria cinético - molecular é possível interpretar  o processo de convecção da seguinte maneira:quando um gás é aquecido,há um aumento da energia cinética média de suas moléculas.Esse aumento na agitação molecular faz com que o gás se expanda,ocupando maior volume e , consequentemente,reduzindo sua densidade.Note que a convecção se dá por meio da movimentação de parte das moléculas de um gás:as correntes de convecção.Lembre- se que as moléculas de um gás estão sempre em movimento aleatório.As correntes de convecção caracterizam um movimento ordenado que se soma a esse movimento aleatório.

Não são só os líquidos que não têm forma própria.

Nos líquidos também acontece um processo semelhante,só que há uma interação entre as moléculas,que estão muito mais próximas uma das outras do que nos gases.Essa interação é de natureza elétrica  e mantém as moléculas ligadas umas ás outras.Desse modo,a energia interna dos líquidos não é apenas cinética,como nos gases.Há também um tipo de energia- denominada energia potencial - associada a essa interação entre as moléculas.A ligação entre as moléculas justifica o fato de um líquido ter volume definido e dificilmente pode ser comprimido.Apesar de ligadas umas as outras, as moléculas num líquido podem trocar de posição;por isso,ele pode fluir,assumir a forma do recipiente que o contém e produzir correntes de convecção em seu interior.Ou seja ,nos l´quidos,a transferência de energia também ocorre por convecção ,por intermédio da movimentação de suas moléculas.

Condução

Por que os cabos de panelas normalmente são de madeira ou material plástico?

Panela com cabo de madeira ou de plástico são maus condutores térmicos.

Quando colocamos corretamente uma panela sobre a chama de um fogão , a parte que está diretamente em contato com a chama esquenta rapidamente.As outras partes da panela,mesmo distantes da chama,aquecem - se por um processo denominado condução.Mais o cabo da panela,geralmente de madeira ou de plástico,esquenta bem menos.Por esse motivo que geralmente os cabos das panelas são de madeira ou de material plástico,pois esses materiais são piores condutores térmicos que os metais.

Atividade Experimental

Coloque uma colher de madeira e outra de metal em uma panela na qual se acabou de esquentar algum alimento.Depois de três minutos toque na parte das colheres que ficou fora do contato direto como o alimento.O que  você observa? Procure explicar o que aconteceu.

A figura abaixo ilustra a capacidade de condução térmica de algumas substâncias.O condutor é um cubo,de aresta 1,0 m, cujas faces inferior e superior estão a temperaturas constantes de 18ºC e 17 ºC, respectivamente.

Um cubo de prata de 1,0 m de aresta tem faces a temperaturas de 17 ºC e 18 ºC. A cada segundo, 419 j de energia atingem a superfície de menor temperatura.

A água  se aquece rapidamente em uma panela fina,mas só na proximidades da chama.

Algumas materiais, em geral sólidos metálicos, como a prata e o alumínio, são bons condutores térmicos.Outros ,no entanto,como o vidro ,a água, a madeira e o ar , são isolantes .Para uma mesma diferença de temperatura ,um bom condutor transfere energia mais rapidamente que um mau condutor.Por essa razão, geralmente, as panelas são feitas de metal,como alumínio ou ferro,e seus cabos,de madeira ou baquelita , um tipo de plástico antitérmico.

No inverno, quando a temperatura  ambiente é baixa ,usamos agasalhos para dificultar a transferência de energia de nosso corpo,que está a uma temperatura mais alta do que o ambiente.

Você já viu um pássaro no inverno?Ele protege - se do frio enriçando as penas e mantendo o ar entre elas.Como o ar é um bom isolante térmico,ele dificulta a transferência de energia do corpo do pássaro para o ambiente.

Portanto, se retirarmos o ar  que fica retido entre os fios da lã de um agasalho,ele perderá parte de sua capacidade de isolamento.

Os animais se esticam quando o ambiente está muito quente e se encolhem quando está muito frio

Em uma sala fechada,o ar, o tapete,o piso de cerâmica e a parede estão em equilíbrio térmico,isto é ,tem a mesma temperatura .Em geral,a temperatura de nosso corpo é maio que a da sala.Assim,há transferência de energia de nosso corpo para os demais objetos.Se,descalços,pusermos um pé no tapete e o outro no piso de cerâmica perderemos maior quantidade de energia para a cerâmica do que para o tapete. Por que isso acontece?Por causa da diferença de condutividade térmica dos materiais:a cerâmica é melhor condutora que o tapete.

Alem da diferença de condutividade, a quantidade de energia transferida por condução depende da espessura do material.  Por isso, a água leva mais tempo para esquentar em uma panela grossa .A vantagem é que a panela aquece - se uniformemente e mantém a água quente por mais tempo.

A área de contato , o tempo de contato e a diferença de temperatura determinam a quantidade de energia transferida por condução.Animais como o cachorro, o gato e o urso enrolam - se quando está frio, diminuído a área de contato com o  meio externo e perdendo, dessas  forma, menos energia.Também podemos perceber a influência da área de contato tocado, primeiramente,só a ponta do dedo em um azulejo e depois,toda a palma da mão.

01-Por que os líquidos e os gases começam a se movimentar quando são aquecidos?

02- Por que energia interna de um líquido não é só composta de energia cinética?

03- explique por que o aquecimento de um sólido não ocorre pelo processo de convecção.

04- Por que a comida que é aquecida em panelas de metal se mantém aquecida por mais tempo quando servida em travessas de cerâmica ou vidro?

05- Em Física,é correto dizer que um agasalho é quente?Justifique sua resposta.

06- quais os fatores que interferem na quantidade de energia transferida no processo de condução?

07-utilizando o modelo cinético -  molecular,descreva as modificações no movimento dos íons de um sólido durante o processo de condução.

08-O que diferencia a irradiação dos processos de convecção e de condução?

09-(PUC-SP) Se aquecermos uma das extremidades de duas barras idênticas, uma de madeira e outra de alumínio ,ambas com uma bola de cera presa na extremidade oposta,em qual das barras a cera derreterá antes?Explique.
10-Num ambiente,o aparelho de ar condicionado,destinado a resfriá- lo, foi colocado junto ao chão.Está correta esta instalação?Porque?
11-Para enfrentar uma noite muito fria,antes de deitar,uma pessoa resolveu colocar o aquecedor no alto do guarda - roupa.Ela escolheu o  melhor lugar para colocá lo / Justifique.
12-Em dias frios costuma - se colocar diversos cobertores sobre o lençol da cama.Por que ao deitarmos percebemos que ela está fria?
13-Leia a afirmação:"Só há vida no nosso planeta devido á energia que o sol transmite para Terra por convecção".O que há de errado com ela?