- (RA1) Complete qual o principal processo de transmissão de calor relacionada a cada afirmativa.
a) Ao colocar um alimento para esquentar, a chama do fogão transmite calor para a panela principalmente por
.
Passo 1
O enunciado pede para completar qual é o principal processo de transmissão de calor na situação descrita. Informação dada:
- Há uma chama do fogão e uma panela sendo aquecida por essa chama.
- Quer saber qual processo de transferência de calor é o principal entre a chama e a panela.
Passo 2
Vamos lembrar, de forma bem direta e com exemplos, os três modos básicos de transmissão de calor:
- Condução: é a transferência de calor por contato direto e sem movimento macroscópico do material. Em metais, por exemplo, o calor se propaga por agitação e colisão de átomos e elétrons. Exemplo: ao encostar uma colher metálica numa panela quente, a extremidade fria vai esquentar por condução.
- Convecção: é a transferência de calor por movimento de um fluido (gás ou líquido). O fluido quente se desloca e carrega energia térmica. Exemplo: o ar quente subindo sobre um aquecedor ou a água fervendo numa chaleira.
- Radiação: é a transferência de calor por ondas eletromagnéticas (não precisa de material para se propagar). Exemplo: o calor que vem do Sol ou do fogo mesmo quando há um espaço entre a fonte e o objeto.
Passo 3
Agora, aplicando essas definições ao caso “chama do fogão → panela”:
- A chama é um gás (mistura de gases quentes e chamas) que envolve a base da panela. Esses gases quentes se movem e tocam a superfície da panela, trocando calor pela movimentação do fluido: isso é convecção.
- Há também alguma radiação emitida pela chama que aquece a panela, mas, em um fogão comum, essa contribuição costuma ser menor que a convecção direta do gás quente.
- A condução é importante dentro da panela (o calor se espalha pelo metal da panela e depois para o alimento), mas não é o principal mecanismo entre a chama (gás) e a superfície externa da panela.
Passo 4
Uma forma simples e útil de ver por que a convecção domina: quando um gás quente passa pela superfície de um corpo, o fluxo de calor por convecção pode ser modelado por uma relação direta:
onde
é a taxa de calor por unidade de área que chega à superfície,
é o coeficiente de transferência convectiva (depende do fluxo e propriedades do gás),
é a temperatura do gás quente perto da superfície e
é a temperatura da superfície. Na situação da chama,
e a diferença
fazem a convecção entregar a maior parte do calor à panela. Já a radiação seria dada por uma lei do tipo de Stefan–Boltzmann (mais complexa) e normalmente é menor que a convecção no caso de chama de fogão.
Passo 5
Resumo operacional para a prova (como responder direto e justificar rápido):
- Responda: “convecção”.
- Justifique em 1–2 linhas: a chama é um fluido gasoso quente em contato e em movimento ao redor da panela, transferindo calor por transporte do fluido; a condução ocorre principalmente dentro do metal da panela e a radiação tem papel secundário.
Passo 6
Dica amiga: se a questão pedir o principal mecanismo entre uma fonte de gás quente (chama, ar quente) e um sólido, pense antes em convecção. Condução é a palavra-chave quando o calor passa dentro de sólidos em contato direto; radiação quando não há contato e as temperaturas são bem altas ou há visada direta (ex.: Sol).
Resposta
convecção