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

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício está perguntando sobre as formas de transferência de calor. Isso faz parte da matéria de Termodinâmica, mais especificamente do estudo de como o calor se move de um lugar para outro. Para resolver isso, vamos precisar entender três principais modos de transferência de calor: condução, convecção e radiação, além das leis que descrevem cada um deles.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre condução. Condução é a transferência de calor através de um material sem que o material em si se mova. Imagina que você coloca uma colher de metal numa panela quente; o calor vai da mão para a ponta da colher. A Lei que descreve isso é a Lei de Fourier. Ela diz que o calor conduzido é proporcional à área através da 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 o calor transferido,
  • $ k $ é a condutividade térmica do material,
  • $ A $ é a área de transferência,
  • $ \Delta T $ é a diferença de temperatura,
  • $ \Delta x $ é a espessura do material.

Passo 3

Agora, vamos para a convecção. Convecção é a transferência de calor através do movimento de um fluido (como ar ou água). Pensa em uma panela fervendo: o calor se move pelo movimento do líquido ou vapor. A Lei que descreve a convecção é a Lei de Resfriamento de Newton (acho que houve uma confusão no enunciado com a Lei de Planck). Essa lei diz que a taxa de perda de calor de um corpo é proporcional à diferença de temperatura entre o corpo e o ambiente. A fórmula é:
Q = h cdot A cdot De
Onde:
  • $ Q $ é o calor transferido,
  • $ h $ é o coeficiente de transferência de calor por convecção,
  • $ A $ é a área de transferência,
  • $ \Delta T $ é a diferença de temperatura.

Passo 4

Por último, temos a radiação. Radiação é a transferência de calor através de ondas eletromagnéticas, sem a necessidade de um meio material. Um exemplo clássico é o calor do sol chegando na Terra. A Lei que explica isso é a Lei de Stefan-Boltzmann, que afirma que a potência radiada por um corpo negro é proporcional à quarta potência da sua temperatura absoluta. A fórmula é:
Q = sigma cdot A cdot T^4
Onde:
  • $ Q $ é o calor transferido,
  • $ \sigma $ é a constante de Stefan-Boltzmann ( Q ),
  • $ A $ é a área de superfície,
  • $ T $ é a temperatura absoluta em Kelvin.

Resposta

As formas de transferência de calor são condução (segundo a Lei de Fourier), convecção (segundo a Lei de Resfriamento de Newton) e radiação (segundo a Lei de Stefan-Boltzmann).

Exercícios relacionados