Baixe Meios de propagação de Calor e outras Notas de estudo em PDF para Informática, somente na Docsity! Laboratório de Física II Relatório da Prática V ** Meios de Propagação de Calor ** ** Condução / Convecção / Irradiação ** Integrantes do Grupo: Helder Cesar – R.A. 127.221-7 Larissa Ávila – R.A. 126.715-9 William Lopes – R.A. 127.243-6 23 de Setembro de 2008 Condução Introdução: Quando temos dois corpos com temperaturas diferentes, a tendência é que essa diferença de temperatura deixe de existir, pois há entre os corpos uma transferência de calor que faz com que a temperatura dos corpos fiquem em equilíbrio. A transferência de calor citada anteriormente, pode ser apresentada de três maneiras distintas: Condução, convecção e irradiação, cuja primeira será abordada nesta primeira etapa da prática. Através desta prática, faremos observações a respeito da propagação de calor que o fogo de uma lamparina exerce em uma haste de metal, e assim notaremos então que o calor se propaga molécula a molécula sem o deslocamento de matéria. Objetivos: • Identificar, comparar e classificar as formas de propagação de calor; • Concluir que o calor, para se propagar, precisa de temperaturas diferentes entre as regiões de transmissão; • Concluir que o fluxo de calor sempre se verifica no sentido de maior temperatura para a de menor temperatura; Materiais e Métodos: • Tripé com perfil universal; • Lâmina suporte das esferas (haste metálica) e sistema de acoplamento para perfil; • Cinco pequenas esferas; • Uma lamparina; • Uma vela (cera); • Uma caixa de fósforo; • Um cronômetro; Com materiais em mãos e conceitos básicos em mente, iniciamos o trabalho com a montagem dos equipamentos. Ao término, acendemos a vela e colocamos as bolinhas na haste metálica. Posicionamos a vela na extremidade da haste metálica e daí observamos. Resultados Experimentais e Conclusão: Notamos que o fogo da vela, ao aquecer a haste, fazia as bolinhas caírem uma a uma em numa seqüência que partia da ponta da haste aquecida pelo fogo. Dessas observações concluímos que isso ocorre pelo fato das partículas se agitarem transmitindo energia de uma para outra em seqüência e sem pular um átomo sequer. Irradiação Introdução: Irradiação térmica ou radiação térmica é a radiação eletromagnética emitida por um corpo em equilíbrio térmico causada pela temperatura do mesmo. A irradiação térmica é uma forma de transmissão de calor. Ou seja, um segundo corpo pode absorver as ondas caloríficas que se propagam pelo espaço em forma de energia eletromagnética aumentando assim sua temperatura, pois os dois corpos têm entre si um intercâmbio de energia. Como as ondas eletromagnéticas também podem se propagar no vácuo, a transferência de calor de um corpo a outro ocorre mesmo se não existir meio material entre os dois, ao contrário da condução térmica e da convecção. A maior parte da irradiação ocorre ao redor de um comprimento de onda específico, chamado de comprimento de onda principal de irradiação, que depende da temperatura do corpo. Quanto maior a temperatura, maior é a freqüência da radiação e menor é o comprimento de onda. Em outras palavras, objetos com temperaturas altas produzem uma luz mais "azul", enquanto objetos com temperaturas não tão altas podem produzir uma luz mais "vermelha". É ainda possível, que o corpo emita um comprimento de onda que não possa ser visto pelo olho humano quando a temperatura é relativamente baixa. Entretanto, não são todos os meios materiais que permitem a propagação das ondas de calor através deles. Desta forma, podemos classificar os meios materiais em: - Diamétricos: são os meios que permitem a propagação das ondas de calor através deles (são os meios transparentes às ondas de calor). Exemplo: ar atmosférico. - Atérmicos: são os meios não que permitem a propagação das ondas de calor através deles (são os meios opacos às ondas de calor). Exemplo: parede de tijolo. Como exemplo de radiação, podemos citar a energia solar que recebemos diariamente, a energia emitida por uma lareira que nos aquece no inverno, a energia emitida por uma lâmpada de filamento, cujo efeito sentimos eficazmente quando dela nos aproximamos, e outros. Materiais e metodologia utilizada: • Um conjunto básico composto por: tripé com perfil universal. • Um termômetro (-10ºC a 110ºC). • Uma pinça metálica. • Uma rolha com furo longitudinal. • Um retângulo de papel branco (15x25 mm). • Um retângulo de papel carbono (15x 25 mm). • Um cronômetro. • Uma lâmpada fixada em um suporte. Fixamos a pinça no suporte e o termômetro na rolha. Em seguida, unimos o termômetro no suporte. Ligamos a lâmpada e começamos a executar os passos para a realização do experimento. Objetivos: • Concluir que o calor, para se propagar, necessita de uma diferença de temperatura entre as regiões de transmissão de calor; • Concluir que o fluxo de calor sempre se verifica no sentido da região de maiôs temperatura pra a menor. Procedimento: A primeira parte do experimento consistia em determinar a temperatura quando o termômetro estivesse protegido pela sombra da cartolina branca. A temperatura inicial era de 21ºC. Após 5 minutos de exposição da luz da lâmpada, a temperatura praticamente não foi alterada. Na segunda parte, repetimos o mesmo procedimento, mas agora utilizando papel carbono. Após os 5 minutos de exposição da luz da lâmpada, a temperatura foi de 29ºC. Observamos assim que a temperatura ficou muito alta se tomarmos em consideração a temperatura inicial de 21ºC. Na terceira e última parte, os raios luminosos atingiram diretamente o termômetro. Após 5 minutos de medição, a temperatura chegou aos 50ºC. Conclusão: Depois de realizarmos o experimento podemos entender como a energia térmica pode cruzar o espaço, desde o Sol á Terra, se entre a terra e o Sol existe um enorme espaço sem matéria. E isso ocorre, pois a irradiação consiste na transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas. Ocorre tanto no vácuo quanto em certos meio material como, por exemplo, no ar. Esta é a única forma de transmissão de calor que pode ocorrer no vácuo. A energia térmica que o nosso planeta recebe do sol se propaga exclusivamente por irradiação. A irradiação consiste nas ondas de calor na faixa de freqüência do infravermelho. Portanto, o Sol aquece a Terra pelo processo de irradiação. E também com as observações do experimento vimos qual a cor de tecido mais recomendada, para vestuários, em dias quentes e frios: tentando compreender o fenômeno pela análise de como a matéria “recebe” e “interage” com as radiações eletromagnéticas (energia). Por exemplo, a matéria possui a capacidade de absorver ou refletir parte de uma luz branca (radiação eletromagnética visível, e que pode ser dividida em várias componentes – violeta, azul, verde, amarelo, laranja, vermelho). Uma superfície preta consegue absorver a luz branca de forma completa (todas as suas componentes). Como enxergamos a parte da radiação que não é absorvida pela matéria, e no caso desta superfície, nenhuma parte é refletida para nossos olhos, observamos o objeto com a coloração preta (“ausência” de cor). Neste caso, quase toda energia da radiação eletromagnética recebida é “absorvida” por esta superfície. No caso de uma superfície branca acontece o inverso. Nenhuma componente da luz branca é absorvida pela matéria, e por isto enxergamos a totalidade da radiação refletida (cor branca). Sendo assim, uma superfície branca não retém quase energia (“calor”). Portanto, em dias quentes o mais recomendado é utilizar tecidos com cores mais claras e no frio, cores mais escuras.