Dúvidas sobre Física Térmica
15 de março, 2019 às 9:06 | Postado em Termologia, termodinâmica
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Olá! Meu nome é Maykon Vinnycios e estou cursando o 2º ano do ensino médio. Na disciplina de Física estou abrangendo conteúdos como: calorimetria e termologia. Tendo em vista tais conteúdos, tenho dúvidas frequentes:
Por que vestimentas fabricadas a partir da lã são indicadas em temperaturas baixas?
Os termos “quente” e “frio” são designações plausíveis a serem aplicadas a um corpo que recebe ou cede energia térmica?
Em que situações podemos observar a transferência de calor?
Qual a relação entre calor latente e calor sensível?
Desde já agradeço!
Os termos “quente” e “frio” são designações plausíveis a serem aplicadas a um corpo que recebe ou cede energia térmica?
Os termos “quente” e “frio” fazem parte da nossa linguagem natural, designando nossas sensações térmicas. Vide a postagem Sensação térmica x temperatura ambiente.
Em termodinâmica usamos os termos “quente” e “frio” para designar respectivamente um sistema em temperatura maior (“quente”) do que outro sistema em temperatura “menor” (frio). Tais termos não estão relacionados necessariamente com recebimento ou perda de energia. Ou seja, “quente” designa uma temperatura maior do que a temperatura do sistema “frio”. Os conceitos de “quente” e frio” são relativos, e não absolutos, a dois sistemas.
Exemplificando: o ar ambiente é “quente” em relação ao interior do refrigerador e este último então é designado como “frio”. Entretanto o mesmo ar ambiente é “frio” em relação ao interior do forno “quente”.
Por que vestimentas fabricadas a partir da lã são indicadas em temperaturas baixas?
A lã e o ar são péssimos condutores térmicos. Entretanto o ar permite trocas de energia por convecção e radiação. Um tecido de lã ´está preenchido por ar que é pior condutor térmico que a lã. A lã bloqueia parcialmente as trocas de energia por convecção, minimizando assim as perdas térmicas de nossa pele para o meio ambiente.
Vestimentas de lã também podem ser usadas para nos proteger em ambientes muito quentes. Os beduínos usam trajes de lã e de outras fibras má condutoras para se protegerem da altas temperaturas diurnas e das baixa temperaturas noturnas do deserto.
Em que situações podemos observar a transferência de calor?
O processo de transferência de energia denominado como calor acontece sempre que dois sistemas, um “quente” e outro “frio” estão em contato, não isolados portanto. Por exemplo, a panela “fria” recebe energia da chama “quente” do fogão. Depois, ou até concomitantemente, a panela “quente” cede energia para o ar “frio” no seu entorno. é importante enfatizar que os termos “quente” e “frio” são relativos a dois sistemas e um mesmo sistema por ser “frio” em relação a outro enquanto é “quente” em relação a um terceiro sistema.
Qual a relação entre calor latente e calor sensível?
Denomina-se como calor sensível o processo de transferência de energia envolvendo um sistema que, durante o processo (seja o de absorção ou cedência de energia), apresenta mudança em sua temperatura.
Denomina-se como calor latente o processo de transferência de energia envolvendo um sistema que, durante o processo (seja o de absorção ou cedência de energia), não apresenta mudança em sua temperatura e que muda de fase (por exemplo passa do estado sólido para o líquido).
É importante notar que o processo de transferência de energia entre dois sistemas pode ocorrer de forma que um sistema não mude a sua temperatura enquanto o outro muda. Por exemplo, quando colocamos gelo fundente (gelo na sua temperatura de fusão) em água na temperatura ambiente, a água líquida baixa sua temperatura enquanto o gelo muda de estado mantendo-se na temperatura de fusão. Ou seja, dependendo do sistema que consideramos o calor pode ser denominado como latente ou sensível.
“Docendo discimus.” (Sêneca)
Para complementar, vestes de lã podem não ser suficientes dependendo das condições atmosféricas. Como comentado, o principal processo de calor que a Lã atua é dificultando a convecção. Mas em um dia frio e com muito vento? A eficiência da lã se perde, por isso existe um conceito no mundo esportivo de vestimentas em camadas. Acima da camada da lã (erroneamente chamada de “camada de aquecimento”) é importante usar um corta vento para impedir que o ar preso nas fibras da lã circule pra fora do tecido em um dia de muito vento. Resumindo: camada fofinha (lã, plumas ou fibra sintética) + corta vento (que também pode ser impermeável).
Gostaria muito de saber o que a física tem a dizer sobre isso. Em antropologia, quando trabalhamos com indumentária ( que vai muito além de roupas de tecido), encontramos muitos povos de países quentes usando roupas de lã. Porém, quando isso ocorre, sempre são vestes amplas, bem amplas. O ar circula bem. Em geral, são regiões de clima Continental, com dias quentes e noites frias. Seria interessante ver também a existência da lã fria, para o verão e que no mercado é caríssima. É, seguidamente, o que pensamos que é lã pelas imagens, são outros tecidos rústicos tal como algodão e cânhamo. Enfim, estou muito interessada na resposta .
As roupas de lã ou de outros materiais que protegem as pessoas em climas quentes devem ser folgadas, amplas para permitir a ocorrência de correntes de convecção – ar quente sobe (vide Convecção) – junto ao corpo e dentro da roupa, permitindo que o ar quente saia lá de dentro. Tal não pode acontecer quando a vestimenta é usada em ambientes frios pois então o ar gelado externo entraria na vestimenta.