O que é fluxo de calor?

A transferência de energia térmica de uma área quente para uma área fria é conhecida como fluxo de calor . Isso ocorre quando um determinado objeto ou material está em uma temperatura diferente da dos objetos ao redor. O princípio por trás desse processo envolve o fato de que o equilíbrio térmico precisa ocorrer entre os objetos, também conhecida como a segunda lei da termodinâmica. Em essência, quando existe uma diferença de temperatura entre os materiais, o fluxo de calor só pode ser diminuído, não interrompido.

O fluxo de calor depende muito do conceito de condução. Basicamente, a transferência da energia térmica depende da difusão livre de elétrons. Para que o calor se mova de um objeto ou material para outro, átomos adjacentes vibram um contra o outro. Isso é causado pelos elétrons que se deslocam de um átomo para outro. Em termos de líquidos, as moléculas estão mais afastadas, razão pela qual a energia térmica é transferida a uma taxa mais lenta quando esse estado da matéria está presente.

A convecção também é importante para o fluxo de calor. Isso ocorre quando um objeto ou superfície sólida está localizado próximo a um gás ou líquido. A taxa de transferência térmica aumenta à medida que o movimento se move mais rapidamente. Existem dois tipos diferentes de convecção dentro das leis da termodinâmica: natural e forçada. Forças flutuantes devido a variações de densidade do gás ou líquido ocorrem naturalmente, enquanto a convecção forçada é uma resposta a um método criado pelo homem, como uma bomba ou ventilador.

Quando o calor é transferido dos materiais através de um espaço vazio, o conceito é conhecido como radiação . Isso ocorre para todos os objetos acima do zero absoluto, mesmo aqueles localizados dentro de um vácuo perfeito. Por exemplo, a radiação do Sol viaja através do vácuo do espaço antes de impactar a Terra e outros planetas.

O princípio geral da termodinâmica e do fluxo de calor foi estabelecido por Sir Isaac Newton. A lei do resfriamento afirma que "a taxa de perda de calor de um corpo é proporcional à diferença de temperatura entre o corpo e seus arredores ou ambiente". Isso pode ser observado através da análise de alimentos. Por exemplo, quando uma torta é removida do forno e colocada em uma janela fria, a taxa de perda de calor é determinada pela temperatura do ar.

Um efeito colateral interessante do fluxo de calor pode ocorrer quando o vapor muda para sua fase líquida. Conhecido como condensação, esse processo depende da forma gasosa de uma mudança de líquido. Isso é visto na natureza na forma de neblina ou em um copo frio em um dia quente.