Condução, convecção e irradiação

O calor vai do quente para o frio por três caminhos, e só um deles atravessa o vácuo.

caiu 7× no ENEM · 2021 (3) · 2019 (2) · 2016aula de 2 minutos

Em 60 segundos

Calor é energia em trânsito, sempre do mais quente para o mais frio: frio não entra. Há três caminhos. Condução: por contato entre partículas, com taxa $\Phi = kA\Delta T/e$ (mais condutividade $k$ e área, menos espessura $e$ → mais fluxo). Convecção: o próprio fluido se move; o ar quente sobe e o frio desce. Irradiação: ondas eletromagnéticas, a única que funciona no vácuo (Sol → Terra); superfície escura absorve e também emite mais. Isolantes (lã, ar parado, isopor) não aquecem nada: só freiam a perda de calor.

$\Phi = \frac{k\,A\,\Delta T}{e}$

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Calor flui do quente para o frio; 'frio' não se transfere
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Condução: Φ = kAΔT/e, cresce com k e área, cai com a espessura
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Convecção precisa de fluido em movimento (ar quente sobe)
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Irradiação dispensa meio; o escuro absorve e emite mais
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Isolante não gera calor: só reduz a perda

Veja funcionando

Mecanismo	Precisa de meio?	Como o calor viaja	Onde o ENEM usa
Condução	Sim, contato	Partícula a partícula	Panelas, bandeja de alumínio, isopor
Convecção	Sim, fluido em movimento	Massa de ar ou água quente sobe	Brisa, ilha de calor, geladeira
Irradiação	Não: vale no vácuo	Ondas eletromagnéticas	Sol → Terra, garrafa preta × branca

Três caminhos para o calor. Só a irradiação atravessa o vácuo; a convecção exige fluido que se move.

🎛️ Mexa em k, área, diferença de temperatura e espessura: o fluxo por condução sobe com k, A e ΔT e cai com a espessura. Compare panela e cobertor.

🧪 Simulação

Lei de Fourier: quanto calor atravessa a parede?

Mexa na condutividade, na área, na diferença de temperatura e na espessura, e veja o fluxo de calor por condução.

Condutividade k80 W/m·KÁrea0,05 m²Diferença de temperatura50 °CEspessura0,5 cm

Fluxo de calor Φ: 40.000 W
Fluxo com o dobro da espessura: 20.000 W

O fluxo cai com a espessura (Φ ∝ 1/e) e sobe proporcionalmente a k, à área e a ΔT.

Com k = 80 W/m·K, área 0,05 m², ΔT = 50 °C e 0,5 cm de espessura, passam 40.000 W. Dobre a espessura e o fluxo cai para 20.000 W.