Telecurso 2000. Física Completo. - 24

Telecurso 2000. Física Completo. - 24

AULA 24

A brisa do mar estÆ ótima!

24 A U L A

Mais um fim de semana. Cristiana e Roberto vªo à praia e convidam Maristela para tomar um pouco de ar fresco e de sol, e tirar o mofo!

É verªo e o sol jÆ estÆ bem quente. Mas essa turma vai bem preparada: levam guarda-sol, chapØu, protetor solar, óculos escuros, chinelos e, Ø claro, uma cervejinha bem gelada, acomodada entre grandes pedras de gelo no interior de um isopor.

Ao chegar à praia, Maristela advertiu: -É melhor vocŒs calçarem os chinelos. Caso contrÆrio, correm o risco de queimar a sola dos pØs. A esta hora, a areia estÆ muito quente, nªo brinquem com isso!

De fato, a areia estava muito quente, e bastou dar o primeiro passo para que o casal seguisse o conselho da experiente vizinha!

JÆ sabemos que, quando os objetos estªo em contato, depois de um certo tempo eles terªo a mesma temperatura, isto Ø, eles atingem o equilíbrio tØrmico: um dos objetos cede energia tØrmica (calor) e o outro recebe, de modo que, no equilíbrio tØrmico, a energia tØrmica e a temperatura dos dois objetos serªo iguais.

Mas como Ø que a energia tØrmica se move? Como ela passa de um objeto para outro? Em outras palavras, como Ø que o calor se propaga?

Descalço? Nem pensar!

Ao colocar o pØ na areia quente, Cristiana viu estrelas ! -Uau! Essa areia estÆ mesmo quente, acho que queimei o pØ! Cristiana queimou o pØ por uma razªo simples: a temperatura do pØ estava mais baixa que a temperatura da areia. Quando Cristiana colocou o pØ na areia, parte da energia tØrmica contida na areia passou para seu pØ, que sofreu um aumento rÆpido de temperatura, daí a sensaçªo de queimadura.

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Esse modo de propagaçªo de energia tØrmica Ø chamado de conduçªo, e ocorre sempre que dois corpos de diferentes temperaturas sªo colocados em contato. Essa Ø uma maneira muito comum de propagaçªo de calor, que ocorre freqüentemente no nosso dia-a-dia.

Por exemplo: quando colocamos uma panela com Ægua para aquecer, a chama do fogo (lembre-se do feijªo da Aula 23!) fornece energia tØrmica para o metal da panela. O metal, por sua vez, conduz o calor para o interior da panela, aquecendo a Ægua que lÆ se encontra. Materiais como o metal, que conduzem o calor, isto Ø, que permitem a sua passagem, sªo chamados de condutores tØrmicos.

Portanto, a conduçªo ocorre quando dois materiais de diferentes temperaturas estªo em contato. Outro exemplo Ø o resfriamento da própria Ægua, quando ela Ø tirada do fogo: sua energia tØrmica Ø aos poucos transferida para o ar que estÆ ao seu redor, aquecendo-o.

Existem certos tipos de materiais que dificultam a passagem do calor: esses materiais sªo chamados de isolantes tØrmicos.

O isopor, no qual Cristiana colocou a cerveja, Ø um material isolante. Ele dificulta a passagem do calor de fora para dentro. Desse modo, o ar no interior do isopor (que estÆ frio, por causa do gelo) permanece resfriado por determinado período, mantendo fria a cerveja.

Pela mesma razªo, o cabo das panelas Ø feito de material isolante, que evita a passagem do calor do metal da panela para a nossa mªo.

Sabemos que, quanto mais quente um material, mais os seus Ætomos vibram. O calor (energia tØrmica) Ø transferido por meio dessas vibraçıes. Entªo, para que haja conduçªo de calor Ø preciso que existam Ætomos, e, portanto, um meio material!

Conduçªo Ø uma forma de propagaçªo de calor que necessita de um meio material para ocorrer.

Vermelha, feito um pimentªo

Chinelos nos pØs, cervejinha na mªo. Papo vai, papo vem, e aquele dia agradÆvel foi passando.

Maristela tem a pele muito branca e, por isso, ficou o tempo todo debaixo do guarda-sol. Assim mesmo, no final do dia, ela estava vermelha feito um pimentªo! Como isso aconteceu?

Antes de responder a essa pergunta, hÆ outra que precisamos discutir. Sabemos que a energia que ilumina nosso dia e nos aquece (bronzeia!) vem do Sol. Mas como essa energia chega atØ nós?

No espaço entre a Terra e o Sol existe muito pouca matØria, quase nada.

vazioSe nªo hÆ Ætomos (matØria), nªo pode haver conduçªo de calor. Entªo,

Dizemos que nesse espaço existe o vÆcuo, isto Ø, o vazio - um grande espaço como Ø que a energia tØrmica do Sol chega atØ nós?

Existe uma segunda forma de propagaçªo de calor que Ø chamada de radiaçªo: nesse caso, a energia tØrmica se propaga sem a necessidade de um meio material.

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Assim, os raios de Sol caminham pelo espaço carregando energia. Ao incidir sobre a areia, esses raios podem ser absorvidos, cedendo energia para os Ætomos da areia, esquentando-a.

Esses raios podem tambØm ser refletidos e, por exemplo, atingir a pessoa que estÆ embaixo do guarda-sol. Desse modo, transferem energia para os Ætomos da pessoa, fazendo com que ela fique vermelha! Foi o que aconteceu com Maristela.

Ao final da tarde, uma brisa refrescante...

Finalmente o Sol se pôs. Maristela jÆ nªo agüentava mais tanta claridade!

Quando jÆ estava escuro, começou a soprar uma leve brisa em direçªo ao mar. -VocŒs estªo sentindo o vento? Acho que o tempo vai mudar...

-Nªo vai nªo, Cristiana! Essa Ø apenas uma brisa terrestre - afirmou

Maristela.

estÆ fresquinhaIsso porque o calor nªo Ø conduzido para as camadas inferiores.

E explicou: -O calor específico da areia Ø menor que o da Ægua. Isso significa que, para variar sua temperatura Ø preciso fornecer menos calor do que para variar a temperatura da Ægua (para que ocorra a mesma variaçªo de temperatura). AlØm disso, a areia Ø um material mau condutor: veja que, um pouco mais abaixo, ela JÆ a Ægua Ø transparente e permite que os raios solares cheguem atØ camadas mais profundas do mar. Com isso a areia esquenta mais, e mais depressa do que a Ægua. TambØm perde calor com mais facilidade e esfria mais rapidamente. Durante o dia, a praia e o mar recebem calor do Sol na mesma quantidade. Mas a areia se aquece mais rapidamente. Por isso, a camada de ar que estÆ sobre ela, por conduçªo, fica mais quente do que a camada de ar que estÆ sobre o mar.

VocŒ jÆ aprendeu que, de modo geral, quando um corpo Ø aquecido, ele se dilata. Com o ar ocorre o mesmo: ele se expande e ocupa um volume maior. Por isso, fica menos denso e sobe. No caso do ar frio, ele fica mais denso e desce.

Assim, o ar que estÆ sobre a areia sobe e abre um espaço que Ø rapidamente ocupado pelo ar mais frio, aquele que estÆ sobre o mar. Forma-se assim uma corrente de ar que chamamos de brisa marítima , pois sopra do mar para a terra.

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Depois que o Sol se pıe, a Ægua e a areia deixam de receber calor e começam a esfriar. Mas a areia esfria rapidamente (à noite ela fica gelada!), e a Ægua do mar demora a esfriar. Por isso, à noite, o mar fica quentinho.

O ar que estÆ sobre o mar fica mais quente do que o ar que estÆ sobre a areia. Mais aquecido, fica menos denso e sobe. Assim, o ar que estÆ sobre a areia se desloca em direçªo ao mar: Ø a brisa terrestre.

Esta Ø uma terceira forma de propagaçªo de calor conhecida como convecçªo.

Para ocorrer convecçªo Ø preciso que exista matØria, e que suas partes estejam a diferentes temperaturas, de modo que haja deslocamento de matØria, que, ao se deslocar, conduz o calor. Esses deslocamentos sªo chamados correntes de convecçªo .

A convecçªo ocorre atØ que seja atingido o equilíbrio tØrmico, isto Ø, quando todas as partes estiverem à mesma temperatura. Por causa da convecçªo o congelador Ø colocado na parte superior da geladeira e os aparelhos de ar refrigerado devem ficar na parte superior dos cômodos. Na parte superior, o ar Ø resfriado, torna-se mais denso e desce, empurrando para cima o ar que estÆ mais quente. Este encontra o congelador, Ø resfriado e desce. O processo continua atØ que seja atingido o equilíbrio tØrmico, isto Ø, atØ que todo o ar esteja à mesma temperatura.

TrŒs em um!

Existe um aparelho capaz de manter a temperatura de líquidos, por um bom tempo: a garrafa tØrmica.

Ela Ø capaz de manter um líquido quente ou frio, graças à combinaçªo de trŒs fatores: ela evita a conduçªo, a radiaçªo e a convecçªo de calor. Observe, ao lado, o esquema de uma garrafa tØrmica.

Abaixo do invólucro plÆstico existe uma garrafa formada por duas camadas de vidro. Entre as duas camadas quase nªo existe ar (vÆcuo). Sem ar nªo existem Ætomos, ou molØculas, de modo que se evita a propagaçªo de calor por conduçªo.

AlØm disso, a superfície do vidro Ø espelhada, interna e externamente. Desse modo, quando hÆ líquido quente no interior da garrafa, o calor que seria irradiado para fora Ø refletido para dentro; caso o líquido seja frio, o calor de fora nªo penetra na garrafa, pois Ø refletido pela superfície do vidro. Isso evita a propagaçªo de calor por radiaçªo. E todas as partes do líquido dentro da garrafa estarªo à mesma temperatura, de modo que tambØm nªo ocorre convecçªo.

Por isso, Ø possível conservar líquidos no interior de uma garrafa tØrmica, por um bom tempo, praticamente à temperatura em que foi colocado, pois ela diminui ao mÆximo as trocas de calor entre o líquido e o meio ambiente.

AULA24Nesta aula vocŒ aprendeu que: ·o calor pode se propagar de trŒs formas: por conduçªo, por convecçªo e por radiaçªo;

·para haver conduçªo ou convecçªo de calor Ø necessÆria a presença de um meio material, o que nªo ocorre com a radiaçªo;

·existem certos tipos de material que permitem a passagem de calor: sªo os chamados condutores tØrmicos; outros impedem ou dificultam a passagem do calor: sªo os chamados isolantes tØrmicos.

Exercício 1

Ao anoitecer, a temperatura ambiente baixou bastante. Cristiana começou a sentir frio e colocou seu agasalho. Por que ela fez isso? É correto afirmar que os agasalhos nos aquecem ?

Exercício 2

Chegando em casa, Roberto ficou à vontade: tirou os sapatos e ligou a televisªo. Foi descalço atØ a cozinha fazer um lanche. Ao pisar no chªo da cozinha sentiu um frio subir pela espinha! Correu para o tapete e, lÆ, teve uma agradÆvel sensaçªo: o frio passou! Explique por que isso acontece, lembrando que ambos, o chªo e o tapete, estªo em equilíbrio tØrmico, isto Ø, à mesma temperatura (a do ambiente). Dica: o mesmo fenômeno ocorre quando tocamos a parte metÆlica e o cabo de uma panela.

Exercício 3

Observe ao seu redor, na sua casa, no trabalho, na rua, e procure objetos (ou materiais) que sejam isolantes e outros que sejam condutores de calor. Cite alguns exemplos.

Exercício 4

Explique por que as prateleiras das geladeiras nªo sªo placas inteiras, mas sim grades.

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