Como acontece o processo de propagação de calor quando aquecemos a água em uma panela no fogão

Nos nossos estudos sobre termologia vimos a definição de calor, que é, na verdade, energia em trânsito, ou seja, a troca de energia de um sistema para outro, quando há variação de temperatura.

Essa transferência de calor pode se estabelecer de três maneiras: por convecção, por condução e por irradiação.

Convecção

Quando colocamos um pouco de água para esquentar, parte da água que está no fundo, aquecida pelo contato com o fundo do metal quente, aumenta de volume, tornando-se menos densa e, por isso, sobe à superfície. Seu antigo lugar é então ocupado por água mais densa, ou melhor, fria. Com isso, no interior, criam-se as chamadas correntes de convecção. A transferência de energia por convecção é uma característica dos fluidos (líquidos e gases).

Condução

Quando colocamos uma panela no fogo, percebemos que ela rapidamente se esquenta, e as demais partes se aquecem por um processo que chamamos de condução. Mas quando o cabo da panela é feito de madeira ou de plástico, quase não se esquentam, por se tratarem de condutores térmicos ruins. Podemos perceber isso realizando o seguinte experimento: colocamos duas colheres, uma de madeira e outra de metal, dentro de uma panela com água quente, e as deixamos ali por alguns minutos. Logo podemos tocar na parte que ficou em contato com a água e, desta forma, perceber que a colher de metal esquentou mais. O processo de condução ocorre principalmente nos objetos sólidos.

Irradiação

A energia proveniente do Sol não é feita por convecção e nem por condução, pois no espaço há vácuo. Essa energia que chega até nós é um tipo de radiação, pois ela se propaga tanto no vácuo, quanto em meio material. A essa forma de transferência de energia damos o nome de irradiação.

Caso aproximemos a mão de um material muito quente, como por exemplo, uma lâmpada de filamento ou uma fogueira, sentimos a transferência de energia ocorrer por irradiação.

Aproveite para conferir as nossas videoaulas relacionadas ao assunto:

Um exemplo de convecção térmica é quando aquecemos uma panela no fogão. Esse processo cria as correntes de convecção onde a água que está próxima do fogo torna-se menos densa e sobe, enquanto a que está fria torna-se mais densa e desce.

Quando aquecemos uma panela no fogo ocorre uma?

Quando colocamos uma panela no fogo, percebemos que ela rapidamente se esquenta, e as demais partes se aquecem por um processo que chamamos de condução. ... O processo de condução ocorre principalmente nos objetos sólidos. Irradiação. Não pare agora...

Que tipo de propagação ocorre na panela por quê?

Por condução: o calor do fogo se propaga para a panela que está em contato com ele; este calor se propaga também por condução para a água, que está em contato com a panela.

Como define se o equilíbrio térmico?

Equilíbrio térmico é a situação na qual dois ou mais corpos passam a apresentar a mesma temperatura após a transferência de calor. ... Essa condição é atingida espontaneamente, uma vez que corpos em temperaturas diferentes trocam calor entre si até que suas temperaturas equilibrem-se.

Quando uma colher de material totalmente metálico entra em contato com uma panela cheia de água fervendo O que acontece é por quê?

O calor é energia térmica em trânsito, que vai do corpo mais quente para o mais frio. Tal fato ocorre em razão da condução térmica, na qual ocorre transferência de calor da panela para a colher, e pelo fato dos metais em geral serem excelentes condutores térmicos. ...

Quantos tipos de processos de convecção existem?

Existem dois tipos principais de convecção do calor: Calor causa o movimento do fluido (via expansão e pela força de flutuação), enquanto ao mesmo tempo também fornece o próprio calor a ser transportado por esse movimento mássico do fluido devido a simples diferenças de densidade.

Como se dá o processo de condução?

A condução, como dito, ocorre pelo contato direto entre moléculas, que, ao colidirem, transferem energia cinética para suas moléculas vizinhas. Nesse tipo de transferência de calor, não há transporte de matéria. ... A diferença entre a condução e a convecção é que, nesta, há transporte de massa pelas correntes convectivas.

Que tipo de propagação ocorre?

A propagação do calor entre dois sistemas pode ocorrer através de três processos diferentes: a condução, a convecção e a irradiação. A condução térmica, como detalharemos adiante, é um processo lento de transmissão de energia, de molécula para molécula, sempre no sentido das temperaturas mais altas para as mais baixas.

Como ocorre a propagação de calor?

A propagação de calor pode ocorrer de três modos: por condução, convecção e irradiação. Enquanto a propagação por irradiação se dá mesmo na ausência de matéria (vácuo), a propagação por condução exige o contato entre os objetos que trocarão calor e a propagação por convecção envolve a movimentação da matéria.

Por que o calor se propaga para a panela?

Por condução: o calor do fogo se propaga para a panela que está em contato com ele; este calor se propaga também por condução para a água, que está em contato com a panela.

Como ocorre a troca de calor?

Para que aconteça a troca de calor é preciso que ele seja transferido de um objeto para outro e de uma região para outra. Existem três processos de propagação de calor: condução, convecção e irradiação. Ouvir: Processos de propagação de calor. Estudo da propagação de calor.

Qual o processo de transmissão de calor?

(UFTM) A respeito dos processos de transmissão de calor, considere: I. na convecção, o calor é transferido de um lugar para outro tendo como agentes os próprios fluidos; II. na condução, ocorre a transferência de energia cinética entre as partículas; III. na irradiação, o calor é transmitido sob a forma de ondas eletromagnéticas.

É necessário conhecimento inicial do estudo da Física.

A propagação de calor pode ocorrer de três modos: por condução, convecção e irradiação. Enquanto a propagação por irradiação se dá mesmo na ausência de matéria (vácuo), a propagação por condução exige o contato entre os objetos que trocarão calor e a propagação por convecção envolve a movimentação da matéria. Quando colocamos uma panela com água no fogo para esquentar, podemos observar a propagação de calor dos três modos. Por condução: o calor do fogo se propaga para a panela que está em contato com ele; este calor se propaga também por condução para a água, que está em contato com a panela. Por convecção: a água que está em contato com o fundo da panela se aquece, sua densidade diminui (fica mais leve) e ela sobe, enquanto a água fria da superfície (mais pesada) desce para o fundo. Por irradiação: se tiramos a panela do fogo e aproximamos a mão de seu fundo, sentiremos um aumento de temperatura. O calor sentido não chegou por condução (pois não havia contato) nem por convecção (pois o ar quente sobe), pois a radiação independe da existência ou movimentação de matéria para se propagar. Outro exemplo de propagação por irradiação é a energia térmica do sol, que chega até nós pela propagação através do espaço, que é quase um vácuo perfeito.

Ao olhar para água fervendo, temos a impressão que ela está pulando dentro da panela, ou seja, a movimentação da água fica bastante visível. Porém a movimentação não ocorre apenas quando a água está fervendo; a movimentação ocorre durante todo o aquecimento. Quando a água está fervendo ela faz convecções tão rápidas que podemos vê-las.  Convecção significa "processo de transmissão de calor que é acompanhado por um transporte de massa", de acordo com o dicionário Aurélio. A água, assim como os demais fluidos, sofre convecção durante o aquecimento porque a parte aquecida, que em geral é a parte de baixo, fica mais leve (passa a ter menor densidade) do que as demais partes. Então a parte aquecida sobe, enquanto que outra desce para ocupar o lugar da que subiu.

Texto disponível em http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/ 

A figura abaixo está representando exemplos dos três modos de propagação do calor.

Imagem disponível em http://trassantessegurancadotrabalho.blog.terra.com.br/files/2008/09/transferencia-de-calor.jpg 

Propagação do calor por condução

http://www.brasilescola.com/fisica/processo-propagacao-calor.htm 

Para explicar a propagação de energia térmica por condução, vamos pegar um exemplo bem simples: imaginem uma barra de ferro em temperatura ambiente, segure-a em uma de suas pontas, aproxime a outra a uma chama de fogo. A barra não ficará quente de uma vez, irá aquecer primeiro a ponta mais próxima da chama depois de um tempo a barra estará na mesma temperatura que a chama. Esse processo de propagação de calor citado nesse exemplo é chamado de condução, pois a energia térmica passa de partícula por partícula, essas permanecem em suas posições de equilíbrio.

Propagação do calor por convecção

http://www.brasilescola.com/fisica/processo-propagacao-calor.htm 

A propagação de calor por meio da convecção ocorre em meios fluidos (que ocorre ou expande à maneira de um líquido ou gás) de densidades diferentes. Por exemplo: como ocorre a conservação dos alimentos dentro da geladeira? A temperatura dos alimentos é maior que a temperatura do ar dentro da geladeira, então os alimentos transferem para o ar certa quantidade de energia térmica, esse ar fica aquecido, ficando menos denso que antes do contato com os alimentos. Assim, esse ar sobe, quando ar quente sobe encontra-se com o congelador que tem o ar frio conseqüentemente mais denso. Assim o ar resfria e volta (desce) conservando os alimentos. Esse processo é a propagação de calor por convecção. Concluímos que as partículas se movimentam junto com a energia térmica.

Propagação do calor por Irradiação

http://3.bp.blogspot.com/_buouoaHFDRc/S6oFuoU4LOI/AAAAAAAAAQI/3ajLe9rY5n0/s1600/Transmissao_calor3.png 

O melhor exemplo de irradiação é o aquecimento da Terra pelo Sol. O Sol aquece a Terra pelo processo de irradiação que é um tipo de transmissão de energia térmica que ocorre através de ondas eletromagnéticas.

Atividade 1

Para resolver esta atividade o professor deverá formar grupos com 4 alunos, a atividade poderá ser desenvolvida na própria sala de aula ou em outros espaços disponíveis na escola. O professor deverá disponibilizar as figuras abaixo e pedir a cada grupo para elaborarem teorias que explicam o que estão acontecendo nas imagens. É importante que o professor dê oportunidade aos estudantes de expor suas ideias sobre os fenômenos estudados, de acordo com os conhecimentos da propagação do calor. De acordo com Anna Maria Pessoa de Carvalho, professora da do Instituto de Educação da USP, é importante para os alunos desenvolverem atividades num ambiente encorajador, para que eles adquiram segurança e envolvimento com as práticas científicas.

Imagem disponível em http://2.bp.blogspot.com/_1yCUAEL4k_k/TKlUZ2WU0LI/AAAAAAAAALY/8hZ-QBaFI4c/s1600/condu%C3%A7%C3%A3o.jpg 

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Imagem disponível em http://3.bp.blogspot.com/_1yCUAEL4k_k/TKlkaknmU7I/AAAAAAAAAMI/UfAYBS2BeM4/s1600/irradia%C3%A7%C3%A3o.jpg 

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Imagem disponível em http://www.fisica.net/einsteinjr/6/Image367.gif 

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Atividade 2

Professor, nesta atividade os alunos deverão listar um exemplo de cada forma de propagação de calor e fazer o esquema de cada exemplo, mostrando com setas as interferência térmicas. Mas atenção, os alunos não deverão reproduzir os mesmo exemplos nesta aula, seja da atividade de nº 1 ou do texto motivador.

Atividade 3

Observe a imagem abaixo e responda:

a) O que irá acontecer se o homem continuar segurando a barra de ferro nesta circunstânica?

b) Se a chama do fogão continuar acessa, o que acontecerá com a água que está dentro do recipiente?

c) Se o gato aproximar mais próximo da lareira o que poderá acontecer com ele? Por que isto irá acontecer?

d) Qual o provável tipo de material que deverá ser feito a alça da chaleira? Por quê?

e) O que acontecerá com a barra de ferro se a lareira for apagada?

Imagem disponível em http://fatec.org/v02/images/stories/termodinamica/08_40_01.gif 

A avaliação de cada aluno poderá ser feita em todos os momentos das atividades propostas: durante a discussão do texto, a partir das contribuições e solicitações individuais ou do grupo como um todo, na resolução dos problemas e principalmente no envolvimento dos alunos  na participação em todo o desenvolvimento da aula.