Meios de propagação de Calor

Meios de propagação de Calor

(Parte 1 de 2)

Laboratório de Física I 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.

Convecção

Introdução:

Este segundo experimento teve o objetivo de estudar o fenômeno físico chamado de convecção.

A convecção é um meio de transmissão de calor típico de líqüidos e gases, pois para que haja a transmissão de calor é necessário que as partículas possuidoras de calor se movimentem. Podemos citar dois dos principais locais onde é possível notar como a convecção funciona:

1 – Geladeira comum: Aqui respondemos uma pergunta interessante. “Porque o congelador sempre se encontra na parte superior de todas as geladeiras?”. A resposta está na convecção pois o ar que entra na geladeira ao abrirmos é quente (pelo menos mais quente que a temperatura interna da geladeira). O ar quente é menos denso (mais leve) que o ar frio, então ele sobe. Subindo, ele empurra o ar frio, que é mais denso (mais pesado) para baixo, então esse ar quente ao entrar em contato com o congelador se esfria, ficando assim pesado também e por conseqüência ele desse, empurrando para cima o ar mais quente, e assim sucessivamente. Observe a figura abaixo:

2 – Ar condicionado: Neste caso a pergunta é: “Porque não é correto colocar o ar condicionado num ponto baixo da parede?”. A resposta é simples. Não se pode colocar o ar condicionado num local baixo porque você não tem uma boa refrigeração do ambiente e o consumo de energia é extremamente excessivo pois o aparelho não irá se desligar, pois a temperatura do termostato dificilmente será alcançada, isso sem contar com um considerável redução da vida útil do aparelho. A função do ar condicionado é refrigerar o ar quente, assim como acontece na geladeira, o ar quente sobe, o aparelho puxa ele para dentro, resfria e o joga para fora, assim, o ar quente que agora está frio (e também mais pesado) desce fazendo com que correntes de ar mais quentes subam para serem resfriadas também.

Materiais e Métodos:

•suporte com pivô para vela e ventoinha; • ventoinha;

•uma vela;

•pano de limpeza, caixa de fósforos;

Montamos o experimento colocando a ventoinha na parte superior do pivô, de modo que este a mantivesse suspensa apenas apoiando-a pelo centro. E colocamos a vela apagada abaixo da ventoinha.

Isolamos o experimento com alguns livros para que não houvesse corrente de ar que interferisse no resultado do experimento, então acendemos a vela.

Resultados Experimentais e Conclusão:

Com a vela acesa, ela começava a esquentar o ar ao seu redor, fazendo com que ele ficasse mais leve e subisse, com o ar quente subindo, observamos que a ventoinha gradativamente começava a rodar, e o ar frio descia, logo o ar frio era aquecido também e subia novamente.

Constatamos então a transmissão de calor por convecção, ou seja, o movimento das partículas (matéria) de ar quente e frio do mesmo modo que acontece com o ar condicionado e com a geladeira.

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.

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