Quais são as formas de transferência de calor? b) Condução (determinada pela Lei de Fourier), convecção (pela Lei de Aquecimento de e radiação (pela Lei de Stefan-Boltzmann).

Passo 1

Beleza, a gente vai falar sobre as formas de transferência de calor. Basicamente, existem três maneiras principais pelas quais o calor se move: condução, convecção e radiação. Para entender cada uma delas, vamos precisar conhecer algumas leis específicas da física que descrevem como o calor se comporta em cada situação.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre condução. Imagine que você está segurando uma colher de metal dentro de uma panela quente. O calor da panela vai passar para a colher, mesmo que ela esteja fria na outra ponta. Isso acontece pela condução. A Lei de Fourier descreve esse processo. Ela diz que a quantidade de calor transferido por condução é proporcional à área pela qual o calor está passando, à diferença de temperatura e inversamente proporcional à espessura do material. A fórmula fica assim:
Q = -k cdot A cdot De
Onde:
  • $ Q $ é a taxa de transferência de calor,
  • $ k $ é a condutividade térmica do material,
  • $ A $ é a área,
  • $ \Delta T $ é a diferença de temperatura,
  • $ \Delta x $ é a espessura.

Passo 3

Agora, vamos para a convecção. Pense em como o ar aquece quando você liga um aquecedor no seu quarto. O ar quente sobe e o ar frio desce, criando um fluxo contínuo de ar quente. Esse movimento do fluido (que pode ser líquido ou gás) transporta o calor. A Lei de Aquecimento (também conhecida como Lei de Resfriamento de Newton) explica isso. Ela afirma que a taxa de transferência de calor por convecção é proporcional à diferença de temperatura entre o objeto e o fluido ao seu redor. A fórmula é:
Q = h cdot A cdot De
Onde:
  • $ Q $ é a taxa de transferência de calor,
  • $ h $ é o coeficiente de transferência de calor por convecção,
  • $ A $ é a área,
  • $ \Delta T $ é a diferença de temperatura.

Passo 4

Por último, temos a radiação. Diferente da condução e da convecção, a radiação não precisa de um meio material para acontecer. É como a luz do sol chegando até a Terra. Tudo que tem temperatura acima do zero absoluto emite radiação. A Lei de Stefan-Boltzmann descreve a quantidade total de energia radiada por um corpo negro (um objeto ideal que absorve toda a radiação incidente) por unidade de área. A fórmula é:
Q = sigma cdot A cdot T^4
Onde:
  • $ Q $ é a energia radiada por segundo,
  • $ \sigma $ é a constante de Stefan-Boltzmann ( Q ),
  • $ A $ é a área,
  • $ T $ é a temperatura absoluta em Kelvin.

Resposta

As formas de transferência de calor são:
  1. Condução, descrita pela Lei de Fourier, que relaciona a transferência de calor através de um material devido à diferença de temperatura.
  2. Convecção, explicada pela Lei de Aquecimento (Lei de Resfriamento de Newton), que envolve a transferência de calor através do movimento de fluidos.
  3. Radiação, determinada pela Lei de Stefan-Boltzmann, que trata da emissão de energia na forma de ondas eletromagnéticas por um corpo aquecido.

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