O que é necessário para que haja a troca de calor entre dois corpos?

Na hora de combater o calor, vale tudo e cada um tem uma dica: água de coco, sorvete, sombrinha. Mas quando o assunto é fluxo de calor, muita gente se atrapalha. O tema foi abordado pelos professores Diego Mendonça e Beraldo Neto, na reportagem de física do Projeto Educação desta terça (01/10), exibida no Bom Dia Pernambuco.

"Calor é uma energia térmica trocada entre corpos, desde que entre esses corpos haja uma diferença de temperatura. Para que dois corpos troquem calor é necessário que tenham temperaturas diferentes e, espontaneamente, quem tiver uma temperatura maior cede calor para quem tiver uma temperatura menor”, explica o professor Diego Mendonça.

Já fluxo de calor está relacionado à potência irradiada por uma fonte de calor. “A potência é a quantidade de calor fornecida, trocada, na unidade de tempo”, esclarece o professor Beraldo Neto. “Na hora que o corpo vai trocar calor, ou, através do corpo, quando há um fluxo de calor, parâmetros são importantes. Segundo a lei de Fourier, a espessura da superfície onde o calor está sendo trocado, a área da superfície onde está ocorrendo a troca de calor, a diferença de temperatura entre os dois meios para que ocorra o fluxo de calor e também o material de que é feita a superfície”, completa.

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Este tema costuma gerar bastante confusão. Por isso, os professores ouviram as dúvidas de algumas pessoas. A administradora de empresas Lucinda Regueira conta que sempre leva um agasalho na bolsa para não passar frio. “Eu ando sempre prevenida, casaco, xale, o que for”, revela. O professor Diego Mendonça, no entanto, explica que casacos e camisas grossas não aquecem: “Esses materiais funcionam como isolantes térmicos, eles apenas dificultam as trocas de calor. Num ambiente frio, por exemplo, usamos casaco para não perdermos calor para a atmosfera, que está a uma temperatura menor. E num ambiente quente, por exemplo, um deserto, as pessoas usam roupas grossas para não receber calor do ambiente”.

De acordo com o professor Beraldo Neto, quando se usa um gorro ou luvas, o objetivo é aumentar a área protegida. “Aumentar a área protegida diminui o fluxo de calor, então, logicamente, a sensação de frio vai diminuir”, acrescenta.

Os metais têm facilidade em trocar calor, diferente de objetos feitos de acrílico. Em uma simulação, ao segurarmos um copo metálico, rapidamente perde-se calor para ele, o que proporciona sensação de frio, enquanto que um copo de acrílico demora mais a tirar calor da mão. Sendo assim, a percepção é de que o copo metálico está numa temperatura menor.

Outra definição importante é a de coeficiente de condutibilidade térmica: “Esse coeficiente vai dizer se o corpo é bom ou mal condutor de calor. Os bons condutores de calor têm o coeficiente de condutibilidade térmica alto. Por exemplo, os metais. Por serem bons condutores de calor, eles trocam calor mais rapidamente. Então, quando você pega numa superfície metálica, você tem a sensação que ela está mais fria porque ela troca calor rapidamente. Não esqueça: isso é característica do material. O cobertor, quando feito de lã, tem ar entre as fibras. Isso aumenta o isolamento térmico dele ”, ressalta o professor Beraldo Neto.

Por último, vale lembrar que corpos não têm calor, mas sim trocam calor. Para que dois corpos troquem calor, é necessário que entre eles haja uma diferença de temperatura. Espontaneamente, quem tem uma temperatura maior, cede calor a quem tem uma temperatura menor.

Falar a respeito do tema calor ainda pode trazer confusão para algumas pessoas. Em termologia, calor está ligado à transferência de energia térmica de um corpo de maior temperatura para um corpo de menor temperatura, ou seja, calor é a energia em trânsito. Para melhor assimilação, vamos ao seguinte exemplo:

Vamos imaginar que, em um sistema isolado (dentro de uma caixa de isopor, por exemplo), foram colocados dois objetos. O objeto A, à temperatura de 200°C; e o objeto B, à temperatura de 20ºC. De acordo com a lei zero da termodinâmica, com o passar do tempo, a temperatura do objeto A diminui enquanto que a temperatura do objeto B aumenta, até que ambos atinjam a mesma temperatura, ficando em equilíbrio térmico. A energia que se transferiu do objeto A para o objeto B é chamada de calor ou energia térmica.

Tópicos deste artigo

• 1 - Mapa Mental: Calor
• 2 - Transmissão de Calor
• 3 - Condução
• 4 - Convecção
• 5 - Irradiação

Mapa Mental: Calor

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Transmissão de Calor

Para que ocorra troca de calor, é necessário que ele seja transferido de uma região a outra através do próprio corpo, ou de um corpo para outro. Existem três processos de transferência de calor estudados na termologia, são eles: condução, convecção e irradiação. A irradiação é a propagação de ondas eletromagnéticas que não precisam de meio para se propagar, enquanto que a condução e a convecção são processos de transferência que necessitam de um meio material para se propagar.

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Condução

Quando dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato, as moléculas do corpo mais quente, colidindo com as moléculas do corpo mais frio, transferem energia para este. Esse processo de condução de calor é denominado condução. No caso dos metais, além da transmissão de energia de átomo para átomo, há a transmissão de energia pelos elétrons livres, ou seja, são os elétrons que estão mais afastados do núcleo e que são mais fracamente ligados aos núcleos, portanto, esses elétrons, colidindo entre si e com átomos, transferem energia com bastante facilidade. Por esse motivo, o metal conduz calor de modo mais eficiente do que outros materiais.

Convecção

Da mesma forma que o metal, os líquidos e os gases são bons condutores de calor. No entanto, eles transferem calor de uma forma diferente. Esta forma é denominada convecção. Esse é um processo que consiste na movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido. Por exemplo, vamos considerar uma vasilha que contenha água à temperatura inicial de 4°C. Sabemos que a água acima de 4ºC se expande, então ao colocarmos essa vasilha sobre uma chama, a parte de baixo da água se expandirá, tendo sua densidade diminuída e, assim, de acordo com o Princípio de Arquimedes, subirá. A parte mais fria e mais densa descerá, formando-se, então, as correntes de convecção. Como exemplo de convecção temos a geladeira, que tem seu congelador na parte de cima. O ar frio fica mais denso e desce, o ar que está embaixo, mais quente, sobe.

Irradiação

Podemos dizer que a irradiação térmica é o processo mais importante, pois sem ela seria praticamente impossível haver vida na Terra. É por irradiação que o calor liberado pelo Sol chega até a Terra. Outro fator importante é que todos os corpos emitem radiação, ou seja, emitem ondas eletromagnéticas, cujas características e intensidade dependem do material de que é feito o corpo e de sua temperatura. Portanto, o processo de emissão de ondas eletromagnéticas é chamado de irradiação. A garrafa térmica é um bom exemplo de irradiação térmica. A parte interna é uma garrafa de vidro com paredes duplas, havendo quase vácuo entre elas. Isso dificulta a transmissão de calor por condução. As partes interna e externa da garrafa são espelhadas para evitar a transmissão de calor por irradiação.

Por Domiciano Marques
Graduado em Física

*Mapa Mental por Rafael Helerbrock
Mestre em Física

O que necessário para que ocorra troca de calor entre dois corpos?

Qual a condição necessária para que dois corpos estejam em equilíbrio térmico?

O que é necessário para que o calor?

Para que haja a transferência de calor entre dois corpos que possuem temperaturas diferentes é necessário que os corpos estejam em contato físico?