Introdução à transferência de calor: como a transferência de calor?

O que é transferência de calor e como o calor se move de um corpo para outro

A condução transfere o calor através de um elemento queimador, enquanto a convecção aquece os alimentos que estão cozinhando na panela. Meio escuro, Getty Images

O que é calor? Como ocorre a transferência de calor? Quais são os efeitos sobre a matéria quando o calor é transferido de um corpo para outro? Aqui está o que você precisa saber:

Definição de transferência de calor

A transferência de calor é um processo pelo qual a energia interna de uma substância é transferida para outra substância. Termodinâmica é o estudo da transferência de calor e as mudanças que resultam dela. Uma compreensão da transferência de calor é crucial para analisar um processo termodinâmico , como os que ocorrem em motores térmicos e bombas de calor.

Formas de Transferência de Calor

De acordo com a teoria cinética, o energia interna de uma substância é gerado a partir do movimento de átomos ou moléculas individuais. Energia termica é a forma de energia que transfere essa energia de um corpo ou sistema para outro. Essa transferência de calor pode ocorrer de várias maneiras:

• Condução é quando o calor flui através de um sólido aquecido através de um corrente de calor movendo-se pelo material. Você pode observar a condução ao aquecer um elemento do queimador do fogão ou uma barra de metal, que vai de vermelho quente a branco quente.
• Convecção é quando partículas aquecidas transferem calor para outra substância, como cozinhar algo em água fervente.
• Radiação é quando o calor é transferido através de ondas eletromagnéticas, como do sol. A radiação pode transferir calor através do espaço vazio, enquanto os outros dois métodos requerem alguma forma de contato matéria sobre matéria para a transferência.

Para que duas substâncias se afetem, elas devem estar em contato térmico um com o outro. Se você deixar o forno aberto enquanto estiver ligado e ficar vários metros à frente dele, estará em contato térmico com o forno e poderá sentir o calor que ele transfere para você (por convecção pelo ar).

Normalmente, é claro, você não sente o calor do forno quando está a vários metros de distância e isso ocorre porque o forno isolamento térmico para manter o calor dentro dele, evitando assim o contato térmico com a parte externa do forno. Claro que isso não é perfeito, então, se você ficar por perto, sentirá um pouco de calor do forno.

Equilíbrio térmico é quando dois itens que estão em contato térmico não transferem mais calor entre eles.

Efeitos da transferência de calor

O efeito básico da transferência de calor é que as partículas de uma substância colidem com as partículas de outra substância. A substância mais energética normalmente perderá energia interna (ou seja, 'resfriar'), enquanto a substância menos energética ganhará energia interna (ou seja, 'aquecer').

O efeito mais flagrante disso no nosso dia-a-dia é uma transição de fase, onde uma substância muda de uma Estado da matéria para outro, tal como gelo derretendo de um sólido para um líquido à medida que absorve calor. A água contém mais energia interna (ou seja, as moléculas de água estão se movendo mais rápido) do que no gelo.

Além disso, muitas substâncias passam por qualquer expansão térmica ou contração térmica à medida que ganham e perdem energia interna. A água (e outros líquidos) geralmente se expande à medida que congela, o que qualquer pessoa que colocou uma bebida com tampa no freezer por muito tempo descobriu.

Capacidade de calor

o capacidade de calor de um objeto ajuda a definir como a temperatura desse objeto responde à absorção ou transmissão de calor. Capacidade de calor é definida como a variação de calor dividida pela variação de temperatura.

Leis da Termodinâmica

A transferência de calor é guiada por alguns princípios básicos que se tornaram conhecidos como leis da termodinâmica , que definem como a transferência de calor se relaciona com o trabalho realizado por um sistema e colocam algumas limitações sobre o que é possível para um sistema realizar.

Editado porAnne Marie Helmenstine, Ph.D.