SOMOS FÍSICOS: FÍSICA - PROPAGAÇÃO DE CALOR POR CONVECÇÃO(TERMOLOGIA)

terça-feira, 6 de março de 2012

Objetivo

Mostrar como ocorre transmissão de calor por convecção num líquido sob aquecimento.

Contexto

Ao olhar para água fervendo, temos a impressão que ela está pulando dentro da panela, ou seja, a movimentação da água fica bastante visível.
Porém a movimentação não ocorre apenas quando a água está fervendo; a movimentação ocorre durante todo o aquecimento.
Quando a água está fervendo ela faz convecções tão rápidas que podemos vê-las.
Convecção significa "processo de transmissão de calor que é acompanhado por um transporte de massa", de acordo com o dicionário Aurélio.
A água, assim como os demais fluidos, sofre convecção durante o aquecimento porque a parte aquecida, que em geral é a parte de baixo, fica mais leve (passa a ter menor densidade) do que as demais partes.
Então a parte aquecida sobe, enquanto que outra desce para ocupar o lugar da que subiu.

Idéia do experimento

A idéia é mostrar que ocorre convecção em um líquido dentro de um copo quando ele é aquecido.
Para isso coloca-se um pouco de leite no fundo de um copo d'água e aquece-se o fundo do copo com uma vela.
Aquela porção de leite que está no fundo do recipiente e, consequentemente mais próximo da chama que o aquece, é aquecido primeiro.
O leite aquecido fica mais leve que uma mesma quantidade de água não aquecida que está acima dele. Isso faz com que a parte aquecida suba e a parte não aquecida desça. Como o leite contrasta com a água, então dá para ver o leite se movimentando junto com a água enquanto se mistura com ela.
Observando o movimento do leite, temos uma noção de como a água sofre convecção enquanto é aquecida.

Tabela do material

*Item*	*Observações*
Um copo americano	copo deve ser transparente
Um recipiente para colocar o leite	pode ser qualquer frasco ou até mesmo um copo
Um canudinho de beber refrigerante	de preferência transparente
Água	um copo de água
Leite líquido	que seja suficiente para encher o canudinho
Uma vela	para aquecer o copo
Fósforo	para acender a vela

Montagem

Coloque o canudo dentro do recipiente e puxe o leite com a boca de acordo com o passo 1 da figura abaixo.
Rapidamente solte o canudinho da boca e o tape com o dedo de acordo com o passo 2 da figura abaixo.
Retire o canudo de dentro do copo tampando a sua ponta com o dedo (ver passo 3 da figura abaixo).
Coloque o canudo com o ponta tapada dentro do copo cheio de água, solte sua ponta e retire lentamente o canudo de dentro do copo. Ver os passos 3 e 4 da figura.

Acenda a vela e a fixe em algum lugar.
Segure o copo que está com água e leite e aproxime o fundo do copo da chama da vela.
Aguarde alguns instantes, enquanto o fundo do copo se aquece e veja o resultado.

Comentários

Não coloque o fundo do copo diretamente dentro da chama da vela.
Para fixar a vela pode-se usar o médoto tradicional de pingar algumas gotas de cera derretida da vela e colocá-la em cima.

Esquema de montagem