O que é um gradiente de temperatura?

Um gradiente de temperatura é a variação gradual de temperatura com a distância. A inclinação do gradiente é consistente dentro de um material. Um gradiente é estabelecido sempre que dois materiais em diferentes temperaturas estão em contato físico entre si. As unidades de medida dos gradientes de temperatura são graus por unidade de distância, como ° F por polegada ou ° C por metro.

Muitos gradientes de temperatura existem naturalmente, enquanto outros são criados. O maior gradiente de temperatura da Terra é a própria Terra. A temperatura do núcleo da Terra é estimada a cerca de 5.000 ° C (9.000 ° F); É 3.700 ° C (650 ° F) no limite entre o núcleo e o manto, enquanto a temperatura da crosta é de cerca de 200 ° F (93 ° C). Cada camada possui um gradiente de temperatura de uma inclinação diferente, dependendo da condutividade térmica da camada.

Não existe gradiente de temperatura entre a Terra e o Sol, porque não há uma atmosfera entre eles. A capacidade de calor é a capacidade de ummaterial para manter o calor. Um vácuo tem capacidade de calor zero.

A convecção destrói um gradiente térmico. Ao aquecer uma panela de molho, o líquido mais próximo do queimador se torna o mais quente. Quando agitado, o líquido quente se mistura com o líquido mais frio, o calor se torna uniformemente distribuído e o gradiente de temperatura é anulado.

Se não for deixado inseguro, a transferência de calor convectivo fará com que o líquido quente suba e o frio caia, e ocorrerá alguma circulação, embora não seja tão eficaz quanto a agitação ativa. Com o tempo, as forças de condução que transferem calor do fundo estabelecerão o equilíbrio com as forças convectivas, fazendo com que a água circule. Se a fonte de calor estiver baixa, a circulação será lenta, pode existir um gradiente de temperatura íngreme e o molho pode ser queimado no fundo. Se o calor estiver alto, o molho ferverá, a transferência de calor por convecção será alta e o gradiente de temperatura WIestará perto de zero.

O isolamento é usado para retardar a transferência de calor colocando o material com baixa condutividade térmica ao lado da fonte de calor. O isolamento ajuda a manter o gradiente térmico entre o objeto isolado e as condições ambientais. O café permanecerá mais quente em uma xícara de espuma do que em uma xícara de alumínio, porque a espuma conduz calor com menos facilidade. Da mesma forma, o bebedor de café pode queimar alguns dedos pegando a xícara de alumínio porque o gradiente térmico está próximo de zero e a temperatura da parte externa do copo é quase a mesma que o interior do copo.

Para ser estável, um gradiente térmico deve ter uma fonte de calor constante e um dissipador de calor disponível. A manutenção de gradientes constantes raramente é importante, exceto ao realizar reações químicas. Muitos processos industriais exigem controle de calor cuidadoso. A célula viva também deve manter controles de calor cuidadosos para o desempenho ideal. Enquanto os cientistas entendem como o corpo humano como um todo mantém um gradiente de temperatura entre eles Core e o mundo exterior, as opções disponíveis para células individuais são menos claras.