Conforto térmico para humanos!
30 de dezembro, 2019 às 22:06 | Postado em Gás e vapor, Termologia, termodinâmica
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Por que a temperatura corporal normal (36,6 graus Celsius) não é a temperatura do ambiente na qual os humanos se sentem mais confortáveis?
O nosso corpo deve dissipar energia térmica para o ambiente para manter a temperatura corporal, sem elevá-la demasiadamente. Os processos fisiológicos liberam energia térmica que deve ser perdida para o ambiente.
Se a temperatura do ambiente é semelhante a do corpo, tal dissipação fica prejudicada, embora ainda possa acontecer graças à evaporação de água nas superfícies do corpo, graças ao suor.
A sensação torna-se mais incômoda se a umidade relativa, além da temperatura, for elevada pois as trocas térmicas por evaporação tornam-se mais difíceis.
Existem condições para que estejamos em conforto térmico. A região roxa no gráfico da figura 1 explicita tais condições, indicando a zona confortável em função da temperatura ambiente (medida por um termômetro de bulbo seco) e da umidade relativa.
Vide também Sensação térmica x temperatura ambiente.
“Docendo discimus.” (Sêneca)
Muitos especialistas questionam o método PMV principalmente por considerarem que o mesmo originalmente tinha como base ambientes que eram condicionados… Por esta razão, muitos estudos nesta área trazem o contexto do AMV e também de ambientes que consideram, por exemplo, ventilação natural. Obrigado professor Lang por este tópico interessante… gosto muito desta área e espero voltar às pesquisas em breve! Abraço!
Contribuições sobre o tema são bem-vindas!
Bom dia. Se pudermos medir a umidade relativa desse ambiente e com base no gráfico acima poderíamos programar o aparelho a uma temperatura de “conforto térmico”?
Os aparelhos condicionadores de ar afetam muito a umidade relativa, baixando-a.
Olá Professor Fernando, para saber a temperatura de um corpo devemos fazer a média dos valores da energia cinética de todas as partículas (moléculas ou conglomerados iônicos)? Visto que pela primeira lei da termodinâmica em que os corpos de maior temperatura transferem energia térmica para corpos de menor temperatura, por lógica as partículas mais agitadas iriam passando essa energia para as menos agitadas, fazendo com que houvesse uma simetria na energia cinética existente em cada uma das partículas do corpo…?
A temperatura de um corpo é determinada através da medida de uma grandeza macroscópica, por exemplo, volume de um líquido, resistência elétrica de um condutor, forca eletromotriz de um termo par, … . A grandeza medida tem relação com energia cinética média de translação dos constituintes microscópicos da matéria. Portanto não medimos diretamente a energia cinética da média.
Ah, sim… Perfeito!
E quanto a energia térmica? Essa pode ser quantificada pela somatória da energia cinética dos constituintes microscópicos de um corpo?
Sim.
Professor, e de que maneira se pode relacionar a média da energia cinética dos constituintes microscópicos (partículas, moléculas) com essa grandeza medida? Ou seja, a temperatura?
A Teoria cinética dos gases relaciona a temperatura com a energia cinética média das moléculas.
Professor, estudei o tema e foi bem esclarecedor, mas dois questionamentos:
Essas relações (fórmulas) Só valem para os gases?
A temperatura de cada uma das partículas que constituem os gases deve ser a mesma do gás por completo? Pois não sei se foi meu equívoco mas quando utilizo o mesmo valor para temperatura nas duas fórmulas a igualdade não é verdadeira.
Fórmulas: =(3/2)kT
U=(3/2)NRT
O conceito de temperatura não se aplica a moléculas individuais pois a temperatura está relacionada com a energia cinética média das moléculas.
As duas fórmulas informam grandezas diferentes para gases e por isso fornecem valores diferentes.
Temos que numa fórmula se obtém a energia cinética média das partículas de um gás (Ecmédia=(3/2)kT), e noutra se obtém a energia interna de um gás (U=(3/2)NRT). Temos então, através da segunda fórmula, uma clara conclusão que a energia interna de um gás é função de sua temperatura… Na primeira fórmula também há a presença da temperatura, nesse caso, de que temperatura se trata? Seria, no caso, a temperatura que apresentaria o gás composto pelas partículas com tal energia cinética média?
Se trata da mesma temperatura em ambas as fórmulas. A primeira relaciona a energia cinética média de translação das moléculas com a grandeza macroscópica denominada de temperatura.
Perfeito professor.
Também gostaria de saber se essas fórmulas só valem para os gases.
A equação U=(3/2)NRT é válida para um gás ideal monoatômico apenas.
Professor, a energia interna de um corpo é a mesma coisa que a energia térmica dele? Pois vejo pessoas falarem que a energia interna está associada à energia total do corpo,enquanto a energia térmica ligada a energia cinética, mas outras vezes vi pessoas colocando, no caso dos gases, a energia interna ligada a energia cinética apenas… Como fica?
No caso dos gases ideais a energia interna é apenas energia cinética molecular, portanto energia térmica. Em substâncias reais a energia interna também envolve energia de interação entre os componentes microscópicos, ou seja, a energia térmica é apenas uma parte de energia interna.