1 Calor não é temperatura
Calor é energia térmica em trânsito, transferida de um sistema para outro devido a uma diferença de temperatura. Uma vez absorvido, deixa de ser "calor" e passa a ser energia interna do sistema receptor.
Estado do sistema. Medida da agitação cinética média. Expressa em °C, K ou °F. Propriedade intensiva — não depende da quantidade de matéria.
Processo, não estado. Energia em trânsito entre sistemas com temperaturas diferentes. Unidade: joule (J) ou caloria (cal). Propriedade extensiva — depende da massa.
Frases como "o objeto tem muito calor" estão incorretas fisicamente. O objeto tem energia interna (associada à temperatura) e transfere calor para outro objeto mais frio quando em contato. "Calor" só existe durante o processo de transferência.
2 Condução
Na condução, o calor se propaga de partícula em partícula por colisões, sem deslocamento de matéria. Ocorre principalmente em sólidos, especialmente metais.
| Material | k (W/(m·K)) | Classificação |
|---|---|---|
| Prata | 429 | Excelente condutor |
| Cobre | 401 | Excelente condutor |
| Alumínio | 237 | Bom condutor |
| Ferro | 80 | Bom condutor |
| Vidro | 0,8 | Mau condutor |
| Madeira | 0,1–0,4 | Isolante moderado |
| Isopor (EPS) | 0,04 | Isolante |
| Ar seco | 0,025 | Excelente isolante |
3 Convecção
Na convecção, o calor é transportado pelo movimento macroscópico de um fluido (líquido ou gás). A parte mais quente fica menos densa e sobe; a mais fria desce — formando correntes de convecção.
Impulsionada apenas pela diferença de densidade (flutuabilidade). Exemplos: vento, correntes oceânicas, correntes de ar num ambiente aquecido.
Fluido é movido por agente externo (bomba, ventilador). Mais eficiente. Exemplos: radiador de carro, ar-condicionado, ventilador, circulação sanguínea.
4 Irradiação (radiação térmica)
Na irradiação, o calor é transferido por ondas eletromagnéticas (principalmente infravermelho) — não requer meio material. É o único mecanismo que funciona no vácuo.
O Sol transfere calor para a Terra quase que exclusivamente por irradiação — afinal, o espaço entre eles é vácuo. Objetos negros (alta emissividade) absorvem e emitem mais calor por irradiação. Por isso roupas escuras são mais quentes no sol e dissipadores de calor de computadores são pintados de preto.
5 Isolamento térmico na prática
Para reduzir a transferência de calor, combate-se cada mecanismo:
| Mecanismo | Como reduzir | Exemplo |
|---|---|---|
| Condução | Materiais de baixo k entre superfícies | Isopor, lã de vidro, câmara de ar |
| Convecção | Vedar cavidades, eliminar circulação de ar | Janela dupla com gás argônio, garrafa térmica |
| Irradiação | Superfícies reflexivas (baixa emissividade) | Parede interna espelhada da garrafa térmica, manta de sobrevivência |
A garrafa térmica combate todos os mecanismos simultaneamente:
• Dupla parede de vidro com vácuo entre elas → elimina condução e convecção.
• Superfície interna espelhada → reduz irradiação para < 2% do total.
• Tampa isolante → evita convecção pela abertura.
6 Resumo
O que você aprendeu
- Calor é energia em trânsito (fluxo de energia entre temperaturas diferentes). Não é uma propriedade do objeto.
- Condução: partícula a partícula, sem movimento de matéria. Lei de Fourier: H = k·A·ΔT/d.
- Convecção: transporte por fluxo de fluido (natural ou forçada). Só ocorre em fluidos.
- Irradiação: ondas eletromagnéticas. P = ε·σ·A·T⁴. Não precisa de meio material.
- Isolamento térmico combate os três mecanismos com materiais de baixo k, vedação de cavidades e superfícies reflexivas.