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

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

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

Sob a teoria cinética, o energia interna de uma substância é gerada 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 através do material. Você pode observar a condução ao aquecer um elemento do queimador de fogão ou uma barra de metal, que passa de vermelho quente para branco quente.
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• 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 algum tipo de contato matéria-material 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 sua frente, estará em contato térmico com o forno e poderá sentir o calor que ele transfere para você (por convecção no ar).

Normalmente, é claro, você não sente o calor do forno quando está a vários metros de distância e isso ocorre porque o forno está isolamento térmico manter o calor dentro dele, impedindo o contato térmico com a parte externa do forno. Naturalmente, isso não é perfeito; portanto, se você estiver por perto, sentirá algum calor do forno.

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

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 perde energia interna (isto é, "resfria"), enquanto a substância menos energética ganha energia interna (isto é, "aquece").

O efeito mais flagrante disso no nosso dia-a-dia é uma transição de fase, em que uma substância muda de uma Estado da matéria para outro, como como gelo derretendo de um sólido para um líquido, pois absorve o 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 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 coloca uma bebida com uma tampa no freezer por muito tempo descobre.

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 mudança de calor dividida pela mudança de temperatura.

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 impõem algumas limitações ao que é possível para um sistema.

Editado por Anne Marie Helmenstine, Ph. D.