Sentir calor nos dias de hoje virou rotina de norte a sul do país, causada sempre pelas três formas de transferência de calor. Você conhece elas? Leia abaixo que vamos lhe explicar cada uma delas:

Transferência de Calor

A termodinâmica é o campo da física e engenharia mecânica que estuda as relações de temperatura. Basicamente existem três formas distintas de transferência de calor. Cada uma delas influencia o conforto térmico diferentemente, até mesmo na proporção, dependendo sempre da situação. São elas a condução, a convecção e a radiação.

Primeiramente, vale lembrar que toda transferência de calor ocorre sempre do ponto mais quente para o ponto mais frio. Isto tem a ver com as leis da termodinâmica que afirmam que os sistemas estão sempre buscando equilíbrio. Este equilíbrio tem a ver com a energia, e no caso deste artigo, com a energia em forma de calor.

Nesta postagem vamos introduzir um pouco mais como cada uma é descrita na teoria, com exemplos práticos que facilitarão a compreensão. Existem outros posts em nosso blog que abordam em específico cada uma delas. A transferência de calor sempre vai existir, pois todo sistema tende a ser uniforme. Com isso o calor sempre será difundido até atingir a homeostase, ou seja, um equilíbrio de temperatura. Sendo assim, confira os 3 vilões do conforto térmico:

 

1. Condução Térmica

A condução é o modo pelo qual o calor é transferido através de um meio material. Apesar de não conseguimos ver a olho nu, esta forma acontece de uma molécula (ou átomo) para sua vizinha. Resumindo, a condução acontece pelo contato da matéria. Primordialmente ocorre a condução principalmente em materiais sólidos, onde as partículas estão bem próximas uma das outras.

A rapidez com que o calor é conduzido vai depender de vários fatores. São eles:

  • Tamanho do sistema;
  • Composição dos materiais do sistema;
  • Diferença de temperatura entre áreas.

Como mencionamos anteriormente, existem materiais que são melhores condutores que outros.  Como exemplo, os metais de maneira geral conduzem 300 vezes mais calor que a madeira, embora dependa da densidade e o tipo de cada um. Como o calor se propaga de partícula para partícula, corpos mais densos, com maior número de partícula por unidade de volume são bons condutores. Isto explica porque os metais são bons condutores e a madeira nem tanto. Abaixo listamos alguns materiais comuns e seu valor de condutividade térmica:

Material Condutividade térmica (Κ)
Grafeno 4115,00
Prata 429,00
Cobre 401,00
Ouro 317,00
Alumínio 237,00
Tungstênio 174,00
Ferro  80,2
Vidro   0,79
Água   0,61
Tijolo   0,6
Epoxi   0,30
Polipropileno   0,25
Madeira (pinho)   0,13
Fibra de vidro   0,05
Espuma de poliuretano   0,03
Espuma de poliestireno EPS   0,03
Ar   0,03

Pelo mesmo motivo, os líquidos e gases não são bons condutores de calor. Um exemplo prático da condução em ação é o calor de uma frigideira fritando uma carne. O calor da chama do fogão aquece rapidamente o metal da frigideira que por condução deste mesmo calor cozinha a carne que está em contato com a frigideira. Vale lembrar que os valores acima correspondem apenas a como os materiais se comportam com a condução como transferência de calor. Os valores de condutividade K não consideram as outras formas de transferência, que em muitos casos são mais importantes que a própria condução.

2. Convecção Térmica

A convecção é também um importante meio de transferência de calor de massa em fluidos – líquidos e gases. A convecção acontece das seguintes formas:

  • Difusão (movimento aleatório de partículas individuais em fluidos);
  • Pelo movimento que ocorre nas correntes ascendentes de um fluido;
  • Pelo movimento de moléculas mais quentes (com mais energia) dentro de um sistema.

Um jeito fácil de pensar na convecção é que o quente sobre e o frio desce. Por isso, é indicado que aquecedores fiquem na parte inferior de um cômodo e o ar condicionado deve ser instalado na parte superior do ambiente. O aquecedor vai ser mais efetivo ao esquentar o ar frio que desce, e igualmente o ar condicionado vai ser mais efetivo ao resfriar o ar quente que sobe. Caso tenha dúvidas sobre conforto térmico, fizemos uma postagem muito bacana sobre o assunto.

Por esse mesmo motivo os exaustores de galpões industriais são sempre colocados nos telhados e nos cantos superiores de galpões. Desta forma ele vai permitir a saída do ar quente pela convecção natural. Igualmente coifas de cozinhas feitas normalmente de metal ajudam a criar um movimento forçado da fumaça e gases para cima.

O princípio é bem básico e relacionado justamente à densidade dos materiais no sistema. Exemplificando, A água quente é menos densa que a água fria, portanto ela subirá. Enquanto isso a água que estiver mais fria, estará mais densa, e vai descer dentro deste mesmo sistema. Afim de resumir este conceito, separamos um vídeo bem instrutivo feito pelo canal Canada Science and Technology Museum que mostra esse efeito de maneira bem didática. Ele está em inglês, mas é só ativar a tradução para o português que ele tem legendas.

O ar também é considerado um fluido pela termodinâmica, e a troca de calor por convecção vai influenciar demais na temperatura interna.

3. A radiação térmica

Para finalizar falaremos da radiação, o principal vilão do conforto térmico. A radiação é a fonte primária de calor, influenciando na convecção e condução no que diz respeito à construção civil. Certamente a maior fonte energética e de calor que nós temos é o Sol e a radiação advinda dele é a responsável por aquecer todo nosso planeta. Por causa disso, é possível afirmar que a tecnologia para geração de energia do futuro (e do presente) são as placas de captação da energia que vem da radiação solar.

Inegavelmente, no campo da construção civil a zona climática, bem como a exposição ao sol durante o dia são fatores que influenciam muito na temperatura interna de uma edificação. Além disso, livros de física descrevem a radiação como a propagação da energia de um ponto ao outro, seja no vácuo ou em qualquer meio material. Portanto pode ser classificada como energia em trânsito, pois pode ocorrer através de uma onda eletromagnética ou partícula. Só para exemplificar, todo corpo emite radiação, e quanto mais quente um material está, mais radiação ele emitirá.

Um exemplo da atuação da radiação é o calor que se sente ao se expor ao sol e a diminuição desta sensação ao ficar em um local de sombra. Quanto menos radiação um corpo recebe, menos calor ele sentirá. Vale lembrar que a radiação infravermelha é mais energética, ou transporta mais e calor que as visíveis e que as ultravioletas.

Para saber mais sobre transferência de calor e isolamento térmico, curta o Facebook da 3TC e fique por dentro de todas as novidades da área.

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