condução térmica

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A CONDUÇÃO TÈRMICA

Em transferência de calor, condução térmica ou difusão térmica (ou ainda condução ou difusão de calor) é a transferência de energia térmica entre átomos e/ou moléculas vizinhas em uma substância devido a um gradiente de temperatura. Noutras palavras, é um modo do fenômeno de transferência térmica causado por uma diferença de temperatura entre duas regiões em um mesmo meio, ou entre dois meios em contato, e sem perceber-se movimento global da matéria (na escala macroscópica) em oposição a convecção que é outra forma de transferência térmica.
Isso sempre ocorre a partir de uma região de maior temperatura para uma região de baixa temperatura, e atua equalizando as diferenças de temperatura. Genericamente, ocorre a propagação de calor sem transporte da substância formadora do sistema, ou seja, através de choques entre suas partículas integrantes ou intercâmbios energéticos dos átomos, moléculas, e elétrons. A condução térmica pode ser interpretada como a transmissão passo a passo de agitação térmica: um átomo (ou uma molécula) transfere parte de sua energia cinética ao átomo vizinho, sendo assim um fenômeno de transporte de energia interna devido à heterogeneidade da agitação molecular, sendo assim um fenômeno termodinamicamente irreversível.
Condução ocorre em todas as formas de matéria, sólidos, líquidos, gases e plasmas, mas não requer qualquer movimento de massa da matéria. Em sólidos, é devido à combinação das vibrações das moléculas em um retículo cristalino e o transporte de energia por elétrons livres.Os elétrons suscetíveis de mover denominam-se elétrons de condução no modelo do elétron livre.Em fluidos (líquidos e gases) o transporte de energia é resultante da não-uniformidade do número de choques por unidade de volume, durante seu movimento aleatório, semelhante ao fenômeno da difusão. Em sólidos, a condução de calor é fornecida conjuntamente por condução de elétrons e vibração da rede cristalina (fônon).
Os metais e suas ligas, sejam sólidos ou líquidos, devido à elevada condutividade térmica, são excelentes meios de propagação de calor, normalmente associada à condutividade elétrica.Os gases e alguns sólidos, que possuem baixa condutividade térmica, são considerados péssimos meios de propagação de calor, sendo definidos como isolantes térmicos.
Calor pode ser transferido por radiação e/ou convecção, e frequentemente mais que um destes processos ocorrem em uma dada situação.

ENERGIA PARA Á VIDA: A ENERGIA DOS ALIMENTOS

INTRODUÇÃO À ENERGIA DOS ALIMENTOS

Alimentação e nutrição são coisas distintas. Alimentação consiste em ingerir alimentos, de forma consciente e voluntária, estando nas nossas mãos e critério a forma, freqüência, preferência, qualidade e quantidade com que tal ato é efetuado, assim como incorporar-lhe as mais diversas modificações.

É evidente que a qualidade da alimentação depende de fatores econômicos e culturais. Nutrição, por outro lado, consiste no conjunto de processos fisiológicos pelos quais o organismo recebe, transforma e utiliza as substâncias químicas contidas nos alimentos. É um processo involuntário e inconsciente que depende da atividade orgânica da digestão (que inclui a absorção e o transporte dos nutrientes dos alimentos para os tecidos). 

O estado de saúde de uma pessoa depende da qualidade da nutrição das células constituintes dos seus tecidos. Como é impossível para a quase totalidade dos seres humanos atuar voluntariamente nos processos de nutrição, a melhoria do estado de saúde (= nutrição) não se poderá verificar sem a sã modificação dos hábitos alimentares.
Para levar a cabo todos os processos que nos permitem estar vivos, o organismo humano necessita de um fornecimento contínuo dos materiais que devemos ingerir: os nutrientes. O número de nutrientes que o ser humano pode utilizar é limitado: existem muito poucas substâncias, em comparação com a grande quantidade de compostos, que nos servem como combustível ou para incorporar as nossas próprias estruturas. Estes nutrientes não se ingerem diretamente, mas através dos alimentos, e a ampla variedade de alimentos existentes não são mais do que as múltiplas combinações em que a natureza oferece os diferentes nutrientes. 

Pode fazer-se uma primeira distinção entre os componentes de qualquer alimento com base nas quantidades em que estão presentes:

- os macro–nutrientes (macro=grande), que são os que ocupam a maior proporção dos alimentos, e que são as proteínas, os glucídios (ou hidratos de carbono) e os lipídeos (ou gorduras). Também se poderia incluir a fibra e a água, que estão presentes em quantidades consideráveis na maioria dos alimentos, mas como não fornecem calorias não costumam considerar-se nutrientes; 

e os - micro–nutrientes (micro=pequeno), que apenas estão presentes em pequeníssimas proporções, e onde se encontram as vitaminas e os minerais. São imprescindíveis para a manutenção da vida, apesar das quantidades de que necessitamos se medirem em milésimas, ou inclusive milionésimas de grama. (elementos vestígio ou oligoelementos). 

Outra classificação dos nutrientes é quanto à função que realizam no metabolismo: 

- nutrientes energéticos – correspondem a um primeiro grupo, formado pelos compostos que se usam normalmente como combustível celular. Coincidem praticamente com o grupo dos macro–nutrientes. Deles se obtém a energia, ao se oxidarem (queimarem) no interior das células, com o oxigênio que o sangue transporta. A maior parte dos nutrientes que consumimos utiliza-se com este fim; 

- nutrientes plásticos – correspondem a um segundo grupo, formado pelos nutrientes que utilizamos para construir e regenerar o nosso próprio corpo. Pertencem, a maior parte, ao grupo das proteínas, ainda que também se utilizem pequenas quantidades de outros tipos de nutrientes. 

- vitaminas e minerais – correspondem a um terceiro grupo, composto pelos nutrientes que atuam facilitando e controlando as funções bioquímicas que têm lugar no interior dos seres vivos. Têm funções de regulação. 

- água – corresponde a um quarto grupo que atua como dissolvente de outras substâncias, participa nas reações químicas mais vitais e é o meio de eliminação dos produtos desaproveitados do organismo. 

AS UNIDADES DE CALOR

   Calor é energia. A unidade de calor no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o joule (J).

   Na prática é muito usada uma outra unidade de calor, muito antiga, do tempo do calórico, a caloria.

   Por definição, uma caloria ( 1 cal) é a quantidade de calor que deve ser transferida a um grama de água para produzir a variação de temperatura de 1^oC, rigorosamente, de 14,5°C  para 15,5°C.

   Em suas experiências, Joule estabeleceu a relação entre essas duas unidades, encontrando:

1 cal = 4,18 J

    A unidade quilocaloria ( kcal) é muito usada para medidas de quantidade de calor.

1 kcal = 1.000 cal = 10³ cal

   A British Thermal Unit (BTU) é uma unidade técnica usada para quantidade de calor. É muito utilizada em manuais para caracterizar equipamentos e máquinas que envolvem energia térmica.

1 BTU = 252,4 cal = 1.055 J

O CONCEITO SOBRE A ENÉRGIA TERMICA EM TRÂNSITO :O CALOR

Para determinar a temperatura de um objeto é necessário um conceito obtido independentemente das percepções sensoriais e que envolva quantidades que se possa medir. Todos os corpos são constituídos por partículas que estão sempre em movimento, que é denominado energia interna do corpo.

O nível de energia interna de um corpo depende da velocidade com que suas partículas se movimentam. Se o movimento é rápido, o corpo possui um nível de energia interna alto, caso contrário, o nível de energia será baixo.
Podemos dizer então que a temperatura é uma grandeza física que mede o estado de agitação das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico.
Os aparelhos que permitem medir a temperatura dos corpos são chamados de termômetros.

A temperatura de um corpo indica se ele vai ganhar ou perder energia interna ao entrar em contato com outro corpo. Se dois corpos, um quente e outro frio, forem colocados em contato, uma parcela da energia interna do corpo quente passará para o corpo frio sob forma de calor. Da mesma forma que a água se movimenta no sentido da gravidade, o calor flui de um corpo de temperatura maior para o de temperatura menor. Após um certo tempo, a temperatura dos dois corpos irá se igualar, chegando ao equilíbrio térmico.

É importante diferenciar calor de temperatura, pois são grandezas fisicamente diferentes. A temperatura é a medida do nível de energia interna de um corpo; já calor é a energia térmica em trânsito entre dois corpos ou sistemas, decorrente apenas da existência de uma diferença de temperatura entre eles.

 

 

A ENERGIA TÉRMICA EM TRÂNSITO:O CALOR

Propagação de energia térmica.

Todo corpo tem sua energia térmica, pois todos os corpos e regiões são compostos de partículas (em quantidades variadas) e essas partículas estão sempre em movimento, toda a energia produzida por essa movimentação, é chamada de energia térmica.

Agora, para saber a quantidade dessa energia térmica, temos que levar em consideração a temperatura do corpo e o número de partículas que o corpo possui.


O calor é uma energia térmica, mas uma energia térmica em trânsito (deslocamento). Por exemplo: Imaginemos dois corpos com temperaturas diferentes, quando aproximados (colocados um em contato com o outro) o corpo com maior temperatura irá fornecer ao de menor temperatura certa quantidade de energia térmica, até ocorrer o equilíbrio térmico das partículas. Então é essa emergia térmica que o corpo com maior temperatura transfere para o de menor temperatura, que chamamos de Calor.


O calor por ser uma energia terá uma unidade para representá-lo que será o Joule (J) ou caloria (cal).


1 cal = 4,186J

Calor Específico

DILATAÇAO DOS GASES

A dilatação dos gases, que é mais acentuada que a dos líquidos, pode ser comprovada por uma experiência bem simples.

Num balão de vidro, com ar em seu interior, introduz-se um canudo dentro do qual há uma gota de óleo (figura abaixo).

Segurando o balão de vidro como indicado na figura, o calor fornecido pelas mãos é suficiente para aumentar o volume de ar e deslocar a gota de óleo.

Autoria: Luís Henrique Machado da Costa

DILATAÇÃO DOS LIQUIDOS

Dilatação dos líquidos
Prof. Ivan de Abreu Magalhães

Para líquidos, não tem sentido falar em coeficiente de dilatação linear ou superficial, já que eles não possuem forma própria. Só existe o coeficiente de dilatação volumétrica.

Suponhamos que se queira medir o coeficiente de dilatação real (β_real) de um determinado líquido. Para isso enche-se completamente um recipiente com o líquido, à temperatura inicial θ₀.

O volume inicial da proveta e do líquido é V₀. Ao se aquecer o conjunto até a temperatura final θ, a proveta adquire o volume V e o líquido transborda, porque o coeficiente de dilatação do líquido é maior que o da proveta. O volume de líquido transbordado chama-se dilatação aparente do líquido (ΔV_Ap).

O Comportamento Térmico dos Liquidos

O Comportamento Térmico  dos  Liquidos

O Comportamento Térmico

O  Comportamento   Térmico