Curso online sobre condução e convecção

Seja bem vindo ao curso online desenvolvido por meio da disciplina Tecnologia do Ensino de Física I pelo IFUSP. Apresentamos no corpo do blog o conteúdo a ser seguido, que está disposto de forma cronológica. Assim, para melhor acompanhar o curso, leia dos posts mais antigos aos posts mais recentes.

Bons estudos!
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segunda-feira, 27 de junho de 2011

Vídeos sobre convecção

Seguem diversos vídeos que ilustram o conceito da convecção:

Usem o seguinte programa para entender o modelo atômico que explica a flutuação do balão e em seguida vejam o vídeo abaixo e responda à questão proposta.

Balloons & Buoyancy
Click to Run

Assista ao seguinte vídeo e responda nos comentários: por que os balões voam? Qual o perigo que representam para o ambiente urbano?

Proposta de experimento de convecção

O seguinte roteiro instrui um experimento simples para ilustrar a convecção.

Materiais necessários:

- 1 batata pequena;

- 1 copo pequeno;

- 1 ralador para ralar a batata;

- 1 vela;

- água.

Rale a batata em tiras finas e coloque no copo com água. Coloque o copo sobre a chama da vela, de modo a esquentar sua base e aguarde alguns minutos.

Responda às seguintes questões:

1. Como se comportam os pedaços de batata dentro d'água?

2. Seria possível fazer uma analogia com o movimento observado e os conceitos aqui estudados? Se sim, quais?

3. Explique o fenômeno observado com base nos estudos realizados.

Convecção térmica

O fenômeno da convecção se dá pelo fato do calor produzir a agitação das moléculas. Por serem mais livres nos fluídos, as moléculas se afastam, causando uma diferença de densidade e consequentemente uma diferença de pressão no líquido. Assim, moléculas localizadas em partes mais quentes (com maior temperatura) migram para as partes mais frias (menor temperatura), pois maior temperatura implica em menor concentração de matéria, menor densidade. O movimento se dá por meio dessa diferença de densidade e de pressão. A Figura 7 ilustra o conceito:

Figura 7 - a convecção agindo em água exposta a uma fonte de calor.

Figura 8 - a geladeira é projetada de modo a se utilizar do fenômeno da convecção. O ar quente que vêm da parte inferior da geladeira entra em contato com o ar frio do congelador, levando à criação de uma corrente de convecção no interior do eletrodoméstico.
A Figura 8 mostra uma aplicação desse fenômeno: a geladeira. A disposição do congelador garante que o ar no interior do aparelho se mantenha sempre em circulação. Dessa maneira, é garantido o resfriamento dos alimentos no interior do eletrodoméstico.
Outro fenômeno relacionado com a convecção pode ser observado no litoral. Este fenômeno é chamado de brisa marítima. Durante o dia, o sol aquece a terra e o mar. Porém, como o calor específico da areia é menor que o da água, as suas temperaturas são diferentes. Nesse período a areia é mais quente que o mar. O ar mais quente em contato com a areia sobe por convecção, deixando uma diferença de pressão entre o ar do mar e da costa. Dessa maneira, surge uma brisa marítima que vai do mar à costa. Já à noite, o processo se inverte, pois a areia perde calor mais rápido que a água, que o retém por maior tempo. Com isso, o ar mais quente sobre o mar sobe e a diferença de pressão inverte o sentido da brisa marítima: vai da terra ao mar.


Figura 9 - Ilustração da brisa marítima.