O documento discute os três modos de transferência de calor: condução, convecção e radiação. A condução ocorre pelo contato direto entre os átomos e moléculas, enquanto a convecção envolve o movimento de fluidos. A radiação ocorre pela emissão e absorção de ondas eletromagnéticas.

1. Transferência de calor
O estudo de transferência de calor pode ser considerado como uma continuidade do estudo da termodinâmica,
sendo que esta última está apenas interessada nos estágios iniciais e finais das interações das trocas de energia de
um sistema com sua vizinhança (trabalho e calor). Enquanto no estudo de transferência de calor são vistos os
modos e suas respectivas taxas.
Sempre que houver um gradiente de temperatura em um meio, ou entre meios, haverá transferência de calor, que
consiste no fluxo de energia térmica da maior para a menor temperatura, por três modos: condução; convecção; e
radiação.
CONDUTORES TERMICOS * São aqueles que possuem elevado coeficiente de condutibilidade térmica.Ou
seja, são materiais que conduzem calor com facilidade.Ex.: Os metais são excelentes condutores.
ISOLANTES TERMICOS * Ao contrário dos condutores, os isolantes conduzem muito pouco calor e possuem
um coeficiente de condutibilidade baixo.Ex.: O ar, a neve.
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONDUÇÃO
A transferência de calor por condução em um meio fluido (gasoso ou liquido) ocorre devido as interações entre as
moléculas e o seu movimento aleatório. A temperatura em um determinado ponto do fluido é associado ao
movimento de translação aleatório e movimentos internos de rotação e de vibração das moléculas. Portanto
quando moléculas vizinhas se chocam há uma transferência de energia da mais energética para a menos
energética, ocorrendo assim a condução na direção da diminuição de temperatura. E devido ao movimento
aleatório destas moléculas há também uma transferência liquida de energia na direção da maior para a menor
temperatura, ou seja, uma difusão de energia. Nos meios líquidos as interações são mais fortes e mais freqüentes
do que nos gases, devido a proximidade entre as moléculas. Em um meio sólido a condução ocorre por ondas na
estrutura de retículos induzidas pelo movimento atômico. Em um não condutor elétrico, a transferência de energia
térmica ocorre exclusivamente através dessas ondas; em um condutor, a transferência também ocorre em função
do movimento de translação dos elétrons livres.
O fluxo de calor por condução ocorre via as colisões entre átomos e moléculas de uma substância e a subsequente
transferência de energia cinética. Vamos considerar duas substâncias a diferentes temperaturas separadas por uma
barreira que é removida subitamente, como mostra a figura abaixo.
Quando a barreira é removida, os átomos "quentes" colidem com os átomos "frios". Em tais colisões os átomos
rápidos perdem alguma velocidade e os mais lentos ganham velocidade. Logo, os mais rápidos transferem alguma
de sua energia para os mais lentos. Esta transferência de energia do lado quente para o lado frio é chamada de
fluxo de calor por condução. Materiais diferentes transferem calor por condução com diferentes velocidades. Esta
é uma medida da condutividade térmica.
Condutividade térmica * Se envolvermos um objeto a uma temperatura T2 com uma camada de um material, de
modo a isolá-lo do ambiente externo a uma temperatura T1, então a condutividade térmica do material isolante
determina a rapidez com que o calor fluirá através dele.
Logo, materiais que possuem uma alta condutividade térmica são resistores térmicos pobres - ou seja, isolantes
ruins. Por outro lado, materiais com pequena condutividade térmica possuem grande resistência térmica - são
bons isolantes.

2. Condutividades térmicas: (kcal/s)/ (o
C m)
Alumínio -2
Cobre -2
Aço -2
Ar -6
Gelo -4
Madeira -5
Vidro 0-4
Amianto -5
1 kcal = 4184 J
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO
A transferência de calor ocorre por convecção quando há um fluido em movimento sobre uma superfície e ambos
estão com diferentes temperaturas.
Dois mecanismos físicos se sobrepõem nesse modo de transferência. O movimento molecular aleatório (difusão)
que predomina na região de contato com a superfície, e o movimento global ou macroscópico do fluido.
O escoamento do fluido sobre a superfície, forma uma camada-limite hidrodinâmica onde a velocidade varia de
zero até uma velocidade finita, e no caso de uma diferença de temperatura, forma-se também uma camada-limite
térmica.
A natureza do escoamento classifica a transferência de calor por convecção como sendo natural ou forçada. Na
convecção natural tem-se como principio o escoamento do fluido devido a uma diferença de densidade causada
pelo seu aquecimento fazendo com que este se mova dando lugar a uma outra porção do mesmo. E forçada
quando este movimento do fluido for gerado por fontes externas, como ventiladores e bombas.
A troca de calor, ou seja, a transferência de energia que normalmente ocorre na convecção, é a da energia
sensível, ou térmica interna do fluido. Entretanto há também na transferência de calor por convecção a troca de
calor latente, que é caracterizada pela mudança de fase do fluido entre os estados líquidos e vapor do mesmo.
A equação de taxa apropriada para a convecção é conhecida como lei do resfriamento
de Newton.
Um bom exemplo de convecção é o aquecimento de uma panela de água. Quando a chama é ligada o calor é
transferido primeiro por condução a partir do fundo da panela. Em um certo momento, a água começa a fazer
bolhas - estas bolhas são de fato regiões locais de água quente subindo para a superfície, levando calor da parte
quente para a parte mais fria no topo, por convecção. Ao mesmo tempo, a água mais fria, mais densa, do topo
afundará, e será subsequentemente aquecida. Estas correntes de convecção são ilustradas na figura abaixo.
Correntes de convecção em água fervendo.

3. Considere duas regiões separadas por uma barreira, uma a temperatura maior do que a outra, e suponha que a
barreira seja removida em um certo instante. As correntes de convecção são ilustradas na figura abaixo.
Fluxo de material devido a uma diferença de
pressão
Quando a barreira é removida, o material na região de alta pressão (alta densidade) fluirá para a região de baixa
pressão (baixa densidade). Se considerarmos que a regiào de baixa pressão é criada por uma fonte aquecedora,
vemos que o movimento do material é equivalente à transferência de calor por convecção.
Um outro exemplo de correntes de convecção que pode ser interpretado dessa maneira, envolve a criação de brisa
para a costa próxima a grandes quantidades de água (ex., o mar). A água possui um grande calor específico, e
subsequentemente mantém mais o calor. Logo, durante o dia o ar sobre a água será mais frio do que sobre a terra.
Isto cria região de baixa pressão sobre a terra, relativa à alta pressão sobre a água. Como consequência, uma brisa
sopra da água para a terra. Por outro lado, durante a noite o ar sobre a água é um pouco mais quente do que sobre
a terra, criando uma baixa pressão sobre a água relativa à alta pressão sobre a terra, e uma brisa sopra da terra
para a água. Veja a ilustração abaixo.
Formação de brisas próximas à grandes quantidades de
água.

4. * REFRIGERADOR
Os refrigeradores retiram o calor de uma região fria e transferem para uma região mais quente. Essa
transferência não é espontânea e para que isso ocorra deve haver uma injeção de energia, que é o trabalho do
compressor.
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR RADIAÇÃO
Toda matéria que se encontra a uma temperatura não-nula, emite sua energia através de radiação térmica, que é
caracterizada pela mudança na configuração eletrônica dos átomos ou moléculas que a constituem. O campo de
radiação emite sua energia através de ondas eletromagnéticas, sendo então não necessário um meio material,
tornando-se até mais eficiente na sua ausência.
A lei de Stefan-Boltzmann é a que possibilita a quantificação da potencia irradiada por uma superfície.
Portanto se um corpo absorve toda a radiação que incide sobre ele a será igual a 1, e ele pode ser considerado
como um corpo negro. Quando um corpo emite mais radiação do que absorve, resfria-se aquecendo sua
vizinhança. E se absorve mais do que emite, aumenta sua temperatura e sua vizinhança se resfria. Se este corpo
estiver em equilibrio com sua vizinhança, o corpo emitira e absorvera radiação na mesma taxa.
* IRRADIAÇÃO TERMICA
A Irradiação é a transmissão de energia, sem que haja contato físico entre eles. Essa transmissão ocorre por
meio dos denominados raios infravermelhos, que são ondas eletromagnéticas.

5. * GARRAFA TERMICA
A função de uma garrafa térmica é impedir as trocas de calor de seu conteúdo com o ambiente externo.
Dessa forma é construída de modo a evitar, tanto quanto possível, a condução, a convecção e a radiação.
Isto é feito da seguinte maneira:
I. A condução e a convecção são evitadas através de uma região de ar
rarefeito (o ideal seria vácuo) entre as paredes duplas internas.
II. A radiação é evitada através do espelhamento de suas paredes, tanto
internamente quanto externamente. Assim, tenta-se evitar que a energia
térmica transite do interior da mesma para o meio externo e vice-versa.
* ESTUFA DE PLANTA
A luz solar (energia radiante) atravessa as paredes transparentes de vidro e é absorvida por diversos corpos.
Posteriormente, esse energia é emitida na forma de raios infravermelhos que não atravessam o vidro (o vidro é um
material opaco para os raios infravermelhos). Dessa maneira, o ambiente interno mantém-se aquecido,o mesmo
acontece com os coletores solar.

6. CONCLUSÃO
A conclusão de calor é energia térmica em trânsito, ou seja, está em constante movimentação e transferência
entre os corpos do universo. No entanto, para que ocorra transferência de calor entre dois corpos é necessário que
ambos possuam diferentes temperaturas, pois dessa forma, o calor irá fluir sempre do corpo de maior temperatura
para o corpo de menor temperatura.

7. BIBLIOGRAFIA
http://penta3.ufrgs.br/CESTA/fisica/calor/condutoreseisolantes.html
http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/esolar/esolar.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/Calor
UFSM Transmissão de calor Prof. Ademar Michels