a) Explique o que é a condução de calor.
Explique o que é o processo de convecção. Dê exemplos.
Explique o que é o processo de convecção. Dê exemplos.
Passo 1
O enunciado pede para definirmos e exemplificarmos dois modos de transferência de calor: a condução e a convecção. O conteúdo envolvido é transferência de calor por meio de gradiente de temperatura (condução) e por meio de fluxo de fluido (convecção).
Passo 2
Condução é o processo de transferência de energia térmica entre regiões de um mesmo corpo ou entre corpos em contato direto, sem movimento macroscópico de matéria. Microscopicamente, ocorre por colisões e agitação de moléculas e elétrons livres. A lei de Fourier descreve a densidade de fluxo térmico em uma dimensão:
onde
é o fluxo de calor por unidade de área,
é a condutividade térmica do material e
é o gradiente de temperatura.
Passo 3
Exemplos de condução:
- Aquecimento de uma extremidade de uma barra metálica: o calor flui para a outra extremidade sem que o metal se desloque.
- Isolamento térmico em paredes: materiais de baixa condutividade reduzindo o fluxo
através da parede.
Passo 4
Convecção é o processo de transferência de calor entre uma superfície sólida e um fluido em movimento (líquido ou gás). Há transporte de energia tanto por condução local na interface quanto pelo movimento de massa do fluido. A lei de resfriamento de Newton expressa o fluxo convectivo:
onde
é a taxa de calor,
é o coeficiente de transferência convectiva,
é a área de troca,
é a temperatura da superfície e
é a temperatura do fluido distante.
Passo 5
Exemplos de convecção:
- Convecção livre: aquecimento de uma panela na chama; o fluido se move por variações de densidade (água quente sobe).
- Convecção forçada: resfriamento de um motor com ventilador; o ar forçado a passar sobre a superfície remove calor rapidamente.
Resposta
Condução de calor é a transferência de energia térmica em um meio estacionário devido a diferenças de temperatura, descrita pela lei de Fourier (
), por exemplo numa barra metálica aquecida em uma extremidade.
Convecção é a transferência de calor entre uma superfície e um fluido em movimento, combinando condução local e transporte de massa, descrita pela lei de Newton ( ), com exemplos em convecção livre (água fervendo) e forçada (ar forçado por um ventilador).
Convecção é a transferência de calor entre uma superfície e um fluido em movimento, combinando condução local e transporte de massa, descrita pela lei de Newton (